TESİD, Elektronik Sanayi İşbirliği Platformu - ESİP üyesidir.

Kuantum Bilgisayarlar ve Gelişen Kuantum Teknolojileri

Kuantum Bilgisayarlar ve Gelişen Kuantum Teknolojileri

Kuantum teknolojileri artık laboratuvardan üretime geçti. Bunu iyi anlamamız ve bu alanda konunun teknoloji geliştirme ve ticari boyutunda da dünyanın gerisinde kalmamamız gerekiyor. Bir iki sene gibi kısa bir süre öncesine kadar, araştırmacılar etkin kuantum bilgisayarların mümkün olup olmadığı tartışmasını yapıyordu. Bugün IBM, Google, Amazon gibi bilişim firmaları, artık dışarıdan ulaşıma açık kuantum bilgisayarlara sahipler. Artık kuantum bilgi sistemleri derslerimizde, bahsedilen kuantum bilgisayarlara, uzaktan ulaşarak öğrencilerimize kuantum temelli algoritma ve yazılım geliştirme projeleri yaptırabiliyoruz. Kuantum teknolojileri, bu derece ilerlemiş ve kendini ispatlamış durumda. Henüz istediğimiz ölçekte çok büyük problemleri kuantum bilgisayarlarla çözemiyoruz belki. Günümüzdeki en ileri kuantum bilgisayarları 100’ün altında kubit içeriyor. Bir kubit klasik bilgisayaralardaki en ufak veri birimi olan bir bite denk geliyor. Fakat bunu milyonlarca kubite genişletmek sadece bir mühendislik problemi ve çözümü zaman meselesi. Artık, klasik bilgisayarlarla eksponensiyel süre alan, eksponensiyel karmaşıklığa sahip pek çok problemin hesaplama teorisinde hesaplanabilir kabul edilen polinom zaman ve karmaşıklıkta çözülebileceği gösterilebiliyor.

Bunun en önemli yansımalarından bir tanesi kriptolojide. Her gün bankacılıkta, askeri haberleşme sistemlerinde kullanılan kriptoloji algoritmaları bu tür eksponensiyel karmaşıklığa sahip algoritmaların klasik bilgisayarlarla çözülemeyeceği var sayımına dayalı. Kriptolojide en sık kullanılan algoritmalar büyük sayıların asal çarpanlarına ayrılma problemine dayalı. Bu problem klasik bilgisayarlarda eksponensiyel karmaşıklığa sahip, fakat kuantum bilgisayarlarla Shor algoritması kullanılarak kısa zamanda çözülüyor ve bu varsayımı kullanan sistemleri artık güvensiz hale getiriyor. Kuantum teknolojileri deyince sadece kuantum bilgisayarlarını düşünmeyelim. Bu konu aynı yapay zekada olduğu gibi disiplinlerarası, hemen hemen her alana uygulanabilecek bir teknoloji haline geldi. Avrupa Birliği, ABD, Çin ve pekçok ülkede öncelikli araştırma alanı haline geldi. Her biri milyarlarca dolar büyüklüğünde araştırma fonları bu alana aktarılıyor. Aynı zamanda, sadece araştırma boyutunda kalmayıp, kuantum teknolojileri konusu pek çok yatırımcının da ilgi alanına girmiş durumda. Sizlere kuantum teknolojilerinin kapsamının genişliği konusunda fikir vermesi için birkaç uygulama alanından daha en azından ismen bahsetmek isterim. Metroloji ve diğer maksatlar için sensör ve dedektörler; tıbbi görüntüleme, petrol araştırmaları için jeolojik görüntüleme; batarya, katalizör gibi özel uygulamalar için malzeme geliştirme ve ilaç molekülü tasarlama; kuantum haberleşme ve kriptoloji için güvenli anahtar dağıtımı, kuantum internet; navigasyonda kullanılan atomik saatler ve hassas yer çekim alanı ölçme sistemleri verebileceğimiz sadece birkaç örnek. Bu uygulamaların pek çoğu, bahsettiğimiz kubitler, gerçekleştirmek için ışık parçacıkları olan fotonlar kullanılarak yapılabiliyor. Tek foton kaynağı ve tek foton dedektörleri, optik elemanlar ve silikon fotonik yaklaşımları kullanılarak pek çok ürünü hayata geçirmek mümkün. TUBITAK, TENMAK ve üniversitelerle birlikte oluşturduğumuz araştırmacı gurupları ile yürüttüğümüz eğitim programları ile bu alana katkıda bulunabilecek mühendislerimizi yetiştirebiliyoruz. Konuya ilgi duyan sanayicilerimiz ile bir araya gelip araştırmacı halkamızı genişletmek gerekli.

Bu yazı için Prof. Orkun Hasekioğlu’na (TÜBİTAK) katkılarından dolayı teşekkür ederiz.

Kaynak: TESİD 2020 ALMANAK