Kuantum bilgisayarlar hayal değil 10 yıl içinde hayatımızda olacak. Peki buna hazır mıyız!

Kuantum bilgisayarların gelecek 10 yıl içinde geliştirilmesi bekleniyor. Birçok uzmana nazaran bu gelişme, öncelikle siber dünyada bir güvenlik kaosu yaratacak ve akabinde global seviyede birtakım sosyo-politik değişimlere yol açacak. Pekala, kuantum bilgisayarlar klasik harika bilgisayarlardan milyonlarca kat üstün süreç kapasitesine nasıl ulaşabilir? Hangi özellikleri onları bir sosyo-politik devrimci yapıyor? Kuantum uçurumun dezavantajlı tarafında kalmamak için Türkiye ne yapabilir?

– KUANTUM BİLGİSAYARIN ÇALIŞMA PRENSİPLERİ

Kuantum bilgi süreç ünitelerine kübit denir. Bitler ve kübitler ortasında birçok kritik fark bulunur. Bitler, klasik bilgisayarlarda kullanılır ve yalnızca 1 ya da 0’ı temsil edebilir, tıpkı anda tek bir enformasyonu kodlayabilir. Bunlar klasik bilgisayarların bilgi-işlem yeteneklerini kısıtlar. Klasik bitler, madeni paralar üzeredir; objektif olasılıkları tasvir ederler, yani yazı-tura atıldığında, “ya yazı ya da tura” durumunda bulunur, dik pozisyonda bulunmazlar. Kübitler, bitlerden farklı olarak “aynı anda hem 0 hem de 1 durumunda” hatta “0 ile 1 ortasındaki rastgele bir orta durumda” da bulunabilirler. Kübitler, tıpkı anda hem yazı hem de çeşide olabilen hatta dik durabilen bir sihirli paraya misal. Kübitlerin bu özelliği, fotonların süperpozisyon karakterinden gelir.

Kuantum bilgisayarlara has garip bir özellik olan kübit süperpozisyonları, ölçüldüğünde sadece ya 0 ya da 1 bedelini alırlar. Gözlemci tesiri denilen bu durum, Schrödinger’in Kedisi kutusunu açtığınızda meyyit kedi ile canlı kediyi üst üste görememe durumunun yani çökme prensibinin bilgisayarlardaki uygulamasıdır. Bir kübitin gözlenmemiş durumu ile gözlenmiş durumu ortasındaki fark, kuantum hesaplamanın merkezinde yer alır. Zira kuantum kapılarında süreç ölçümle gerçekleşir. Bu, klasik bilgisayarda olmayan bir özelliktir. Ölçümde kendini gösteren kesinsizlik prensibi ve çökme yasası, kırılamaz kuantum şifreler yapmak için kullanılır.

– DOLANIK KÜBİT SÜPERPOZİSYONLARI: KUANTUM IŞINLAMA TEKNOLOJİSİ

Kuantum bilgisayarlara harikulâde yetenekler kazandıran bir öbür prensip dolanıklıktır. İki yahut daha fazla kübitin durumları birbirine polarize edildiğinde kübit dolanıklığı ortaya çıkar. Klasik bitler, dolanık hale getirilemezler. Örneğin klasik bitler gerçek madeni paralar üzere davranırlar. Bu durumda sağ elindeki paranın yazı olduğunu öğrendiğinde sol elindekinin durumunu öğrenmiş olamazsın, ona da ayrıyeten bakmak gerekir. Bu da süreci doğal olarak uzatır. Buna rağmen kübitler, dolanık hale getirilmiş iki madeni para üzere davranırlar. Dolanık madeni paraların yazı mı çeşide mı olduklarını öğrenmek için yalnızca birine bakmak kafidir; sağ elindeki “yazı” ise sol elindeki de “yazı” olacaktır ve bunun zıddı de geçerlidir. Dolanıklık, kuantum bilgisayarlar ortasında, sinyalleşme ve vakit kaybı olmaksızın enformasyon transferi yapmak üzere eşsiz avantajlar sağlar.

– KUANTUM PARALEL HESAPLAMA: FEVKALÂDE HIZLI

İşlemleri ardışık, sırayla yapan klasik bilgisayarlardan farklı olarak kuantum bilgisayarlar, dolanık kübit süperpozisyonları sayesinde birden fazla hesaplamayı eş vakitli olarak yapabilir. 100 kübitli bir kuantum bilgisayar 2 bin 100 farklı durumu tıpkı anda işleyebilir. Bu, trilyonlarca katrilyon süreç demektir ve saniyede 1 exzaflop süreç yapan en süratli klasik muhteşem bilgisayarların yaklaşık 40 bin yılını alır. Örneğin birçok kapınız olsun ve kilidi açılmış olan tek kapıyı bulmanız gereksin. Klasik bilgisayar, açık kapıyı bulana kadar her kapıyı tek tek dener. Kuantum bilgisayar ise tıpkı anda birden fazla kapıyı deneyebilir. Paralel hesaplama denilen bu özellik, kuantum paralel hesaplamayı, şifre çözmede, internet aramalarında ve devasa bilgi setlerini tahlil etmede çok süratli inanılmaz bir araç haline getirir.

– KUANTUM TEKNOLOJİLERİNİN KULLANIM ALANLARI

Gelecek 100 yılda elimizdeki en güçlü aygıtlar olması beklenen kuantum bilgisayarlar birtakım avantaj ve riskleri beraberinde getirecektir.

Öncelikle bu hesaplama canavarlarının gündelik hayatın bir modülü olması beklenmiyor. Kuantum bilgisayarların internette akan devasa ölçüdeki bilginin tahlilinde, ultra hassas GPS aygıtları ve radarlar geliştirmekte, tıbbi teşhis ve görüntülemede, ilaç geliştirmede, genetik değişiklikleri ve borsa manipülasyonlarını modellemede, karadelikler üzere klasik bilgisayarların süreç kapasitesini aşan karmaşık ve rastlantısal fizikî yapıları simüle etmede ve en kıymetlisi kripto-analiz alanında kullanılması bekleniyor.

– SAĞLADIĞI İMKANLAR VE DOĞURDUĞU RİSKLER

Kuantum bilgisayarların en sansasyonel potansiyeli ve en dehşetli riski de şifrelemeyle ilgilidir. Kırılamaz kuantum şifreler, bağlantı güvenliği ve data mahremiyeti için eşsiz muhafaza sağlayabilir ve siber korsanlığı sonlandırabilir. Ama siber kuantum müdafaa kalkanı yalnızca kuantum bilişim ekosistemindeki bilgi akışıyla hudutlu olacaktır. Buna rağmen risk geniş çaplıdır. Süratli kuantum hesaplama karşısında klasik şifreleme işe yaramayacaktır. Klasik şifrelerin sağladığı itimat, şifre algoritmalarının içerdiği sorunu çözmenin zorluğuna yani tahlil için gereken müddete bağlıdır. Bin yılda çözülebilecek bir klasik şifre, bugün için gereğince inançlıdır ancak kuantum bilgisayar için bir saniyede çözülebilir. Simetrik ve asimetrik hatta Block zincir şifreleri dahil olmak üzere, bugünkü dijital dünyamızın hiçbir güvenlik duvarı gereğince güçlü değildir. Tahlillere nazaran finansal hizmetler, e-imzalar, SIM kartlar, modemler, kredi kartları, hükümet ve askeri sistemlerinin şifrelerinin kırılması durumunda devasa ziyanlar meydana gelecektir.

– DAHA İNŞA EDİLMEDEN KUANTUM KORSANLIK BAŞLADI

Kuantum bilgisayarlar şimdi geliştirilmedi, fakat kuantum siber korsanlık çoktan başlamış olabilir. Kimi teknoloji devleri ve lokal devletlerin, çözmeleri mümkün olmasa da bugünden şifrelenmiş bilgi toplamaya başladıklarından şüpheleniliyor. Bu potansiyel kuantum siber korsanlar, eli kulağındaki kuantum bilgisayarları kullanarak depoladıkları bu bilinmeyen dataların şifresini yakın gelecekte çözmeyi umuyorlar. “Şimdi topla, sonra çöz” diye isimlendirilen kuantum siber korsanlık hakkındaki telaşlar, saygın kuruluşlar tarafından paylaşılıyor. Amerika Birleşik Devletleri (ABD) İç Güvenlik Bakanlığı, gelecek 10 yıl içinde RSA şifreleme şemalarının kırılma riskine karşı federal seviyede tedbir almaya başladığını duyurdu.

– KUANTUM ÜSTÜNLÜĞÜNE BİRİNCİ KİM ULAŞACAK

Kuantum bilgisayar geliştirme yarışını başlatan Google Inc., 2019 yılında Sycamore isimli kuantum bilgisayarıyla klasik üstün bilgisayarlarla en az 10 bin yıl sürecek bir süreci 200 saniyede tamamladığını açıkladı. 2023 yılında IBM, Eagle kuantum bilgisayarıyla 100+ kübit ölçeğinde gerçek sonuçlar sağladı. DARPA ile işbirliği yaparak çıtayı yükselten Microsoft ise “saniyede bir milyon kuantum işlemi” yapabilen kuantum bilgisayarını gelecek 10 yıl içinde inşa etmeyi planladığını açıkladı. Kuantum bilgisayarı geliştiren birinci kuruluş, post-kuantum denilen bir süratli hesaplama devri başlatacak ve siber kainatta bir cins dokunulmazlık zırhına ve orantısız bir avantaja kavuşacaktır.

– KUANTUM İNHİSARI: KUANTUM AVANTAJINA SAHİP OLANLAR

Kuantum teknolojilerinin ona sahip olanlar ile olmayanlar ortasında, “kuantum uçurumu” diye isimlendirilen yeni bir global bölünme yaratması kaçınılmaz görünüyor. Siber kuantum muhafaza kalkanı sağlamada ve korsanlığa karşı ABD, kuantum üstünlüğü yarışını sürdüren Microsoft ve Google üzere teknoloji devlerini bünyesinde barındırdığı için en avantajlı ülke pozisyonunda görünüyor. ABD’li analistler, en büyük rakibin, kuantum bilgisayar geliştirme teşebbüslerinde bulunan Çin olduğu konusunda hemfikir. Çin’in muhtemel bir “şifreli data madeni rezervinin” global siyaset ve iktisatta kaos yaratabileceği ikazında bulunuyorlar. Öte yandan kuantum üstünlüğüne ulaşan global teknoloji devleri, kuantum bilgisayar inhisarını ellerinde tutmaya devam edebilirler. Bu da onların sahip olduğu ağ egemenliği bir üst düzey çıkarabilir ve bu şirketleri devletlere karşı orantısız biçimde daha güçlü kılabilir.

Kuantum siber korsanlığa karşı alınacak tedbirler konusunda, durumun ciddiyetinin farkında olan hükümetler ivedi ediyorlar. ABD hükümeti, 2018 yılında “Ulusal Kuantum Teşebbüs Yasası” çıkarttı. Bu kanunla ABD, kuantum teknolojileri için hem 1,2 milyar dolar tahsis etti hem de Beyaz Saray içinde, federal ülke genelindeki kuantum teşebbüslerini tek elden yönetmek üzere “Ulusal Kuantum Uyum Ofisi”ni kurdu. ABD’de 2022 yılında 2035 yılına kadar riskleri azaltmayı amaçlayan bir şifre güvenliği muhtırası yayınlandı.

-TÜRKİYE’NİN ALABİLECEĞİ ÖNLEMLER

Kuantum hesaplamayla direkt ilgili planlanmış yahut açıklanmış bir teşebbüse sahip olmayan Türkiye’nin, saklı evrakları ve bağlantı kanallarında akan devasa dataları müdafaa altına almak için atabileceği adımlar var. Birinci olarak hassas hükümet dataları işaretlenmeye, sistem açıklarının bir envanteri çıkarılmaya başlanabilir. Mevcut dijital alt yapıyı, gelecekteki kuantum bilişim eko-sistemine entegre etmek için AR-GE çalışmaları yapılabilir. Türkiye tekno-devlerin egemenliğini lokal seviyede sonlandıracak tedbirler arayabilir yahut milletler ortası bir teşebbüse dahil olmayı tercih edebilir. Nihayetinde Türkiye’de tüm bu süreci yönetecek bir uyum merkezi kurmakla işe başlanabilir.