Kuantum Bilgisaylar Geliyor; Etkisine Hazır Mıyız?

Şimdi, klasik bilgi işlemden farklı olan kuantum bilgi işlem olarak bilinen yeni bir veri çağına giriyoruz. Yapay zeka ve veri analitiği alanlarını etkileyerek, kuantum bilgi işlemin bizi geleceğe daha hızlı bir şekilde taşıyacağı öngörülüyor. Kuantum bilgi işlemin hızı ve gücü, insanlığın karşılaştığı en zor sorunlardan bazılarını ele almamızı sağlayacak.

Kuantum bilişim, hesaplamaları atom seviyesindeki belirsizlik durumlarına dayandıran, muammalı altatomik fizik alanıyla ilişkilidir. Kuantum bilişim, tek bir varlığın aynı anda birden fazla durumu işgal edebileceği anlamına gelen “süperpozisyon” olarak bilinen temel bir kuantum fiziği kavramından yararlanır. Kuantum bilişim, Gartner tarafından “hesaplamayı etkilemek için atomik kuantum durumlarının kullanımı” olarak tanımlanır. Tüm düşünülebilir durumları aynı anda depolayabilen kübitler (kuantum bitleri), verileri depolamak için kullanılır. Fiziksel olarak izole edilmiş olsalar bile, bir kübitte depolanan bilgiler başka bir kübitte depolanan verileri etkileyebilir. Bu olguya kuantum dolanıklığı denir.

Daha basit bir ifadeyle, kuantum bilgisayarlar, birler ve sıfırların geleneksel ikili bitleri yerine dijital iletişimler için kuantum bitleri veya kübitler kullanır. Atomlar, aynı anda hem 0 hem de 1 durumlarında var olabilen fiziksel bir sistem olduğundan, kuantum bilgisayarlarda kullanılırlar.

Son Gelişmeler;

Son birkaç yıldır kuantum araştırmalarındaki bilimsel keşifler özellikle devrim niteliğindeydi ve çok daha hızlı ve daha doğru bilgisayarlara yol açtı. Teknolojik gerçeklikler bir zamanlar bilim kurgu fantezileri olarak kabul edilen şeylerin yerini aldı.

Son zamanlarda, iki ayrı kuantum işlemcisi arasında bir kuantum algoritmasının ilk kablosuz iletimi Oxford Üniversitesi’ndeki bir grup araştırmacı tarafından gerçekleştirildi. Benzersiz doğalarını kullanarak, iki çekirdek birleşerek tek başına üstesinden gelemeyecekleri sorunları çözebilecek güçlü bir bilgisayar yarattı. Kuantum dolaşıklığını kullanarak, Oxford araştırmacıları bilgisayarlar arasında neredeyse anında temel verileri iletebildiler.

Ek olarak, kuantum hesaplama, inşa etmeyi daha basit ve ölçeklemeyi daha etkili hale getiren son gelişmeler sayesinde giderek daha uygulanabilir hale geliyor. Kuantum hesaplama için iki ana yöntem, kapı modeli ve kuantum tavlamadır. Tavlama sistemlerinden yararlanan uygulanabilir kuantum çözümleri artık kullanımda. Ve kapı modelleri başlangıçta tahmin edilenden çok daha hızlı gelebilir. Sadece geçen yıl, hem tavlama hem de kapı modellerinde çok etkileyici atılımlar oldu.

Microsoft yakın zamanda büyük ölçekli kuantum hesaplamanın gerçekleştirilmesi için zaman çizelgesini ilerletti. Yeni Majorana 1 işlemcileri birbirinin zıttı olan parçacıklar kullanıyor. Microsoft, tek bir parçacıkmış gibi senkronize bir şekilde hareket eden birçok elektrona bağımlıdır. Bu yöntem, kübitlerin pratik uygulamalar için hızla ölçeklenmesini sağlayacaktır. Kapsam muazzamdır: tek bir çip, mevcut tüm bilgisayarların birleşik performansını aşma potansiyeline sahiptir.

Google, kuantum hesaplama stratejisini açıkladı ve önemli hata düzeltme geliştirmelerine sahip en yeni kuantum çipi Willow’u tanıttı. Willow, ölçeklendirmek ve hataları azaltmak için daha fazla kübit kullanabilir. Google, bu geliştirmeyi kuantum sistemlerinin güvenilirliğini artıracak bir atılım olarak adlandırdı. Google, son on yıldır kuantum çipleri geliştiriyor. Şirkete göre, en son Willow çipi o kadar hızlı ki, Tennessee’deki Frontier süper bilgisayarı gibi günümüzün en üst düzey süper bilgisayarlarının 10 septilyon yıl, yani teknik olarak evrenin kendisinden daha eski bir hesaplamayı beş dakikadan kısa sürede tamamlayabiliyor.

Intel: Hata toleranslı bir kuantum bilgisayarı geliştirmek için Intel, ölçeklenebilir silikon tabanlı kuantum işlemcileri inşa etmek için adımlar atıyor ve bu da silikon tabanlı kuantum işlemcilerinin seri üretimi ve daha fazla ölçeklenmesi için yolu açıyor. Intel’in son çalışması, kuantum hesaplamanın geliştirilmesi için temel olan üç temel alana odaklanıyor: yüksek hacimli test, yeniden üretilebilirlik ve kübit yoğunluğu. Şirket tarafından üretilen silikon spin kübitleri, süperiletken ve hapsolmuş iyon versiyonlarından daha küçük ve daha yoğundur.

IBM yakın zamanda kuantum veri merkezleriyle tanınan “IBM Quantum System Two”yu yarattı. I BM’nin tanıttığı modüler kuantum bilgisayar teknolojisi, kuantum hesaplamanın yeteneklerini ölçeklendirmeyi ve genişletmeyi daha basit hale getiriyor. IBM, kuantum sisteminde önemli donanım ve yazılım geliştirmeleri yaptı; bilim insanları şirketin en son kuantum bilgisayarının artık pratik bilimsel çalışma için yeterince güçlü olduğunu söylüyor. IBM’in en yeni 156-kübit kuantum çipi, önceki versiyonundan 50 kat daha hızlı çalışabiliyor.

D-Wave Quantum . D-Wave Quantum’un yeni 4.400+ kübit Advantage2TM işlemcisinin başarılı kalibrasyonu ve kıyaslamasıyla kuantum hesaplamada büyük bir atılım gerçekleştirildi. Sorunları 25.000 kat daha hızlı çözme ve yüksek hassasiyetli işler için beş kat daha iyi sonuçlar üretme yeteneğiyle, altıncı nesil sistem performans açısından mevcut AdvantageTM sistemini geride bırakıyor. İşlemci, optimizasyon, yapay zeka ve malzeme bilimi uygulamalarında etkileyici bir performans göstererek, tatmin edicilik sorunu testlerinin %99’unda mevcut sistemi geride bıraktı.

Quantinuum yakın zamanda Sektörde İlk, Tuzaklanmış İyon 56-Kubit Kuantum Bilgisayarını Piyasaya Sürdü. Geçtiğimiz yılın başlarında önemli bir dönüm noktasına ulaşıldı ve hata toleransına izin verildi. Quantinuum’un H-Serisi, bir üretim aygıtındaki tüm kübit çiftlerinde “üç 9” – %99,9 – iki kübit kapı sadakati elde eden ilk cihaz oldu. Geliştirme, genel olarak endüstriyel kullanım durumları ve özellikle finansal kullanım durumları için kuantum algoritmaları alanını ilerletmek için yüksek sadakat sağlıyor

Orta ölçekli şirketler de kuantum bilgisayarları geliştiriyor

Quantum Computing Inc. , analitik ve siber güvenlik performans avantajları sunan kuantum bilgi işleme için donanım sistemlerinin teslimatını hızlandırmak amacıyla tam yığın kuantum çözümleri işletmesi yürütmektedir. Kuantum fotonik hesaplamanın avantajı, parçacıklar daha kararlı olduğundan operasyonel olması ve oda sıcaklığında yürütülebilmesidir. QCI yakın zamanda kendi fotonik kuantum hesaplama çipini ölçekte inşa ettiklerini duyurdu.

Rigetti Computing, “Forest” platformu aracılığıyla kuantum hesaplama sistemlerine bulut erişimi sağlıyor ve süperiletken kübit işlemcileri yaratıyor. Forest, kuantum işlemci kullanan programların, bir bilgisayarın grafik kartına sahip olması gibi, geleneksel yazılımlara yeni yetenekler sağlamasını mümkün kılmak için yapılmıştır. Rigetti’ye göre, bu hibrit mimari, teknolojiyi işler hale getirmek için olmazsa olmaz olacak. Programcılar, 36 kübitlik bir kuantum cihazını simüle etmek için platformda kuantum algoritmaları yaratabilirler.

IonQ , hapsolmuş iyon kuantum teknolojisi için yazılım ve bilgisayarlar üretir. IonQ’nun kübitleri, gümüş renkli nadir toprak elementi iterbiyumun iyonize atomlarıdır. Evrende, her iterbiyum atomu diğer her iterbiyum atomuyla aynıdır. Belirli bir kararlı kuantum durumunda yaratılabilirler ve orada uzun süreler kalabilirler.

Kuantum Teknolojilerinin Geleceği

2022’de, The Economist editörlerinin ev sahipliği yaptığı ve işletmelerin modern dünyaya nasıl hazırlanabileceğine odaklanan “Commercialising Quantum” konferansında konuşma ayrıcalığına eriştim. Mesajım, kuantum teknolojilerinin yaklaşan unsurları altında hem ulusal güvenlik hem de ekonomik kalkınma için kuantum yeteneklerinin geliştirilmesini sağlamak için yatırım yapmaya hazır olmamız gerektiğiydi.

Birçok kişi artık kuantum hesaplamanın gücünün ve hızının medeniyetimizin karşı karşıya olduğu en büyük ve en zor sorunlardan bazılarını ele almamızı sağlayacağına inanıyor. Sorun çözme, kuantum hesaplamanın benzeri görülmemiş işlem hızı ve öngörücü analitiği ile mümkün olacak. Bu, dikkat çekici bir yakın vadeli potansiyel. Mckinsey & Company, Quantum Technologies’in 2035 yılına kadar pazarda 2 Trilyon dolara kadar ekonomik değer yaratabileceğini öngörüyor. Kuantum Hesaplamanın Yükselişi | McKinsey & Company l

Kuantum ölçümü ve algılama, kuantum teknolojilerinin halihazırda ortaya çıktığı bir alandır. Navigasyon cihazları ve manyetik rezonans görüntüleme (MRI) bunu halihazırda kullanmaktadır. Kuantum sensörleri, en küçük madde ve enerji miktarlarını kullanarak zaman, yer çekimi, sıcaklık, basınç, dönüş, ivme, frekans ve manyetik ve elektrik alanlarındaki küçük değişiklikleri algılar ve niceliklendirir.

Kuantum, biyoloji, kimya, fizik ve matematik dahil olmak üzere birçok bilimsel alanda doğrudan bir etkiye sahip olacak. Endüstri uygulamaları, sağlık, bankacılık, iletişim, ticaret, siber güvenlik, enerji ve uzay keşfi dahil olmak üzere çok çeşitli alanlarda etki yaratacak. Başka bir deyişle, verinin bir bileşen olduğu herhangi bir sektör.

Daha spesifik olarak, kuantum teknolojisi, malzeme bilimi, lazerler, biyoteknoloji, iletişim, genetik dizileme ve gerçek zamanlı veri analitiği dahil olmak üzere çok çeşitli alanları dönüştürmek için inanılmaz bir potansiyele sahiptir. Kuantum bilişiminin ayrıca Metaverse ve yapay zeka manzarasını etkileyerek geleceği hızlandırması bekleniyor.

Kuantum Siber Güvenlik

Kuantum üstünlüğüyle uyumlu kuantum hesaplamanın başarısı da riskler yaratabilir. Amerika Birleşik Devletleri ve diğer ülkeler, bilgisayar korsanlarının verileri on yıl içinde kuantum bilgisayarlar tarafından kırılabilmesi için şimdi çalmasından endişe duyuyor. Karmaşık sorunları hızla çözmeyi veya çözmeyi mümkün kılan aynı işlem gücü, siber güvenliği tehlikeye atmak için de kullanılabilir. Bu, doğrudan finansal sistemleri ve diğer hayati altyapıları tehdit eder.

Geleneksel bir bilgisayarın günümüzün RSA-2048 standardının şifrelemesini kırması bir milyar yıl sürer. İşlevsel bir kuantum bilgisayarınız olsaydı, teorik olarak iki dakikadan kısa sürede kırılabilirdi

Kuantum araştırmacıları tarafından Q-Günü olarak adlandırılan bir etkinlik, büyük ölçekli kuantum bilgisayarlarının Shor algoritmasını kullanarak tamsayı çarpanlarına ayırma tabanlı (ve diğer) kriptografi kullanan tüm açık anahtar sistemlerini kırabildiği bir etkinliktir.

Kuantum bilişiminin yeni çağına doğru yükselen yoldayız. Ve düşündüğümüzden daha erken çeşitli biçimlerde geliyor. Kuantum teknolojileri kaçınılmaz olarak yapay zeka ile birleştirilecek. Bu birleşmenin etkileri dönüşümsel olacak. Şimdi kuantum teknolojilerinin potansiyel olarak yıkıcı doğaları nedeniyle katlanarak artan faydalarına ve risklerine hazırlanmalıyız.