1946 yılında ilk bilgisayar ENIAC tanıtıldığında, o dönem yaşayanlar bunun hayatlarına ne yönde etki edebileceği konusunda neredeyse hiçbir fikre sahip değillerdi. Aradan geçen yıllar ve bunları takip eden gelişmeler gösteriyor ki, artık 1900’lerin dünyasından tamamen farklı bir devirde, teknoloji çağında yaşıyoruz ve bilgisayarın ortaya çıkışı da dijital çağın başlangıcı olarak görülüyor. İşte bugün insanlık yine 1946’tekine benzer bir teknolojik devrimle karşı karşıya olabilir. Bu çapta bir devrimi gerçekleştirmesi beklenen teknoloji ise kuantum bilgisayarları, yani kuantum fiziği yasalarına göre işlem yapan bilgisayarlar.
Bu noktada kuantum fiziğini kısaca tanımlamaya çalışmak faydalı olacaktır. Berkeley Fizik Programı’nın 4. cildi olan Kuantum Fiziği’nin yazarı Profesör Eyvind Wichmann kuantum fiziğini “Doğanın atomlar, çekirdekler ve temel parçacıklar diyarında bize gösterdiği yüzüne kuantum olayları diye bakıldığı için, bu dünyayı anlatan fiziğe kuantum fiziği diyoruz.” diyerek tanımlıyor. Bir diğer deyişle klasik fiziğin yetersiz kaldığı mikro dünyada maddelerin davranışlarını açıklayan fizik dalı kuantum fiziği olarak adlandırılıyor.
Kuantum bilgisayarlarının çalışma prensibini biraz açacak olursak; bunlar işlem yaparken klasik ikili (binary) sistemi ve 0 ya da 1 değeri alabilen bitleri değil, mutlak sıfıra çok yakın sıcaklıklara kadar soğutulmuş kuantum bitlerini (qubit) kullanıyorlar. Bu sıcaklıklarda kuantum davranışları sergileyen qubitlerin hesaplamaları nasıl yaptıkları ile ilgili birçok teori üretilmiş olmakla beraber, ki bunlardan birisi aynı zamanda paralel evrenler teorisinin de çıkış noktasını teşkil eder, bu sorunun kesin bir cevabı verilememekte. Ama şu tartışılmaz bir gerçek ki qubitlerin bu garip doğası, entangled state (karmaşık durum) adı verilen kuantum olayını sergileyecekleri şekilde biraraya getirildiklerinde bize mevcut hiçbir süperbilgisayarın yanına dahi yaklaşamayacağı bir işlem gücü veriyor. Daha açık konuşmak gerekirse; 300 haneli bir sayıyı çarpanlarına ayırmak süperbilgisayarların onyıllarını alırken kuantum bilgisayarlarının belki saatlerini belki de saniyelerini alabilir.
Peki ya bu teknolojinin bize getirisi ne olacak?
Her ne kadar bu teknoloji doğrudan evlerimize girecek olmasa da bu soruya çok farklı alanlar açısından cevaplar verilebilir. Burada 3 tanesinden bahsedeceğim.
Kuantum bilgisayarlarının meteoroloji ve klimatolojiye çok büyük katkılarda bulunması bekleniyor. Bilindiği üzere hava tahminleri farklı bölgelerdeki çok sayıda gözlem istasyonundan alınan verilerin işlenmesiyle ortaya çıkıyor. Ne kadar çok istasyondan ne kadar çok veri toplarsak o derece gerçeğe yakın sonuçlara ulaşıyoruz. Fakat mevcut bilgisayarlarla toplanan verileri işlemek ve hava tahmin raporlarına dönüştürmek, sınırlı kapasitelerinden dolayı haliyle uzun süren bir işlem. Daha kesin sonuçlar için daha çok istasyon kurduğumuzda ise bu verilerin zamanında hava tahminine dönüşmesi mümkün olmuyor, bir nevi yarının hava raporu sonraki gün elimizde oluyor diyebiliriz. İşte bu noktada kuantum bilgisayarları işlem kapasiteleri sayesinde yeni bir çığır açacaklar. Kuantum bilgisayarlarıyla beraber istasyon sayısını ve toplanan veri miktarını kısıtlamamıza gerek kalmayacak ve bugünkünden çok daha kesin ve ayrıntılı sonuçlar saniyeler içinde önümüzde olacak. Böylece kısa vadede sel, fırtına, kasırga vb. felaketlerden korunma imkanı elde edeceğimiz gibi, uzun vadede de global çapta iklimsel değişmeleri ve bunların muhtemel sonuçlarını öğrenip yıllar öncesinden önlemlerimizi alabileceğiz.
Kuantum bilgisayarlarının devrim yapacağı bir diğer alan ise ilaç üretim sektörü. Günümüzde ilaç üretimi hala çok yavaş ilerleyen bir süreç. Bunun da en büyük sebebi ilaç etkin maddelerinin vücuttaki diğer moleküllerle olan etkileşimleri sonucu ortaya çıkabilecek olumsuz etkiler. Bunların önüne geçmek adına yıllar süren deneyler ve gözlemler gerçekleştiriliyor ve bilgisayarlarda bu olasılıklar simüle edilerek değerlendiriliyor. Kuantum bilgisayarları bu simülasyon sürecini inanılmaz derecede kısaltmayı ve bunun gibi yüzlerce hatta binlerce olasılığı aynı anda simüle edip optimum seçeneği önümüze sunmayı bizlere vaadediyor. Hatta ilerleyen safhalarda kişiye özel ilaçların üretilmesi bile bu teknoloji sayesinde imkansız olmaktan çıkmıştır diyebilirim.
Siber güvenlik ve buna bağlı olarak da ekonomi ise kuantum bilgisayarlarından menfi yönde etkilenecek olan alanlar. Kuantum bilgisayarlarının süperbilgisayarları katlayan gücü karşısında bugün kullandığımız şifreleme sistemleri ve güvenlik duvarları aciz kalacak ve bunun sonucu olarak başta kişilerin ve şirketlerin olmak üzere devletlerin bile siber güvenliği kuantum bilgisayarlarından gelebilecek siber saldırılara karşı tehdit altında olacaktır. Öte yandan bu bilgisayarların verileri analiz etmedeki üstünlüğü, bunlara sahip olanlara haksız rekabet olanağı sağlayacaktır. Ekonomik verileri nanosaniyeler mertebesinde değerlendirip, kullanıcısına en uygun yatırım seçeneklerini sunma kapasitesine teorik olarak sahip olan bu bilgisayarlar, diğer yatırımcıları saf dışı etmek için eşi benzeri olmayan ve ortaya çıkartılması da o derece zor olan bir silah olarak kullanılabileceklerdir.
Toparlamak gerekirse; bugün yıllardır geliştirdiğimiz silikon çiplerin fiziksel kapasitelerine ulaşmış durumdayız ve teorisi ilk olarak 1980’lerde Feynman tarafından ortaya konan kuantum bilgisayarları bunların en muhtemel alternatifi konumunda. D-wave, Google ve IBM başta olmak üzere dünya çapında bu konuda çalışmalar yürütülmekte ve ilk prototipler üretilmekte. Soğutma sistemleri yüzünden tıpkı ilk bilgisayarlar gibi devasa denebilecek olan bu ilk kuantum bilgisayarı örnekleri ne zaman tam manasıyla bugünkü bilgisayarlar konumuna gelir bilinmez ama şunu da unutmamak gerekir ki bunların etkileri yukarıda belirttiğimizden çok daha fazlası olacak gibi gözüküyor, tıpkı ilk bilgisayarların getirdikleri gibi.