Ana sayfa 129. sayı Kuantum bilgisayara bir adım daha yaklaştık

Kuantum bilgisayara bir adım daha yaklaştık

67
PAYLAŞ
CERN’de gözlenen atomaltı parçacıklar. © Fabrice Coffrini

Çeviren: Okan Tağ

Avustralya New South Wales Üniversitesi’nden (UNSW) araştırmacılar, kuantum bilgisayarı gerçek olmaya bir adım daha yaklaştırdı. Öte yandan, NSA’nın eski teknik yöneticisi, bu gelişme karşısında internet güvenliğinin nasıl sağlanabileceği konusunda tekrar düşünülmesi gerektiğini söylüyor ve çağrı yapıyor.

Avustralyalı araştırmacılar, işlemleri yüzde 99’dan daha büyük bir kesinlikle gerçekleştiren iki yeni kuantum bit (ya da “qubit”) modeli geliştirdiklerini açıkladılar. Geleneksel bilgisayarların ikili sistem (0 ve 1’lerden oluşan) kullandıkları yerde, kuantum bilgisayarları atomik ölçekteki parçacıkların gösterdikleri garip kuantum özellikleri kullanıyor.

Kuantum bilgisayarlarının özünde, qubitlerin süperpozisyon durumunda olmasından yararlanılıyor. Yani, Schrödinger’in ünlü kedisi gibi, değerleri tam olarak ne 0 ne de 1, aynı anda hem 0 hem de 1. Bir hesaplamanın çözüleceği sırada kuantum durumu sona eriyor ve qubitler klasik olarak 0 veya 1 değerini alıyorlar. Kuantum durumlarını ve süperpozisyonları hatasız olarak oluşturmak, bir kuantum bilgisayarının tek bir normal cevaba ulaşacağı anlamına geliyor.

Farklılık şurada, kuantum bilgisayarda neredeyse anında, nihai yanıta ulaşabilirsiniz; çünkü qubitler, normal dijital bilgisayarların yaptığı gibi hesaplama serileri boyunca çalışmak yerine, doğru cevaba “çöküyorlar”. Kuantum bilgisayarlar teoride, belli tip işlemleri tipik bilgisayarlardan çok daha hızlı bir şekilde gerçekleştiriyorlar. Bugüne kadar, New South Wales Üniversitesi Takımı, ele aldığı hatasızlık meselesi gibi, daha pratik kaygılar tarafından engellenmişti. Prof. Andrew Dzurak, “Kuantum bilgisayarların gerçek olması için bitleri çok düşük hatalarla çalıştırmamız gerekir” diyor.

Hata düzeltme, doğru donanımlar olmaksızın, sonunda kesin belli olacak olan haricinde belli belirsiz milyonlarca hesaplama gerekirken, ancak bu kadar doğru yapılabilir. Hata düzeltme ancak bu kadarını yapabilir ve hassas donanımlar olmadan, kısmen üstünden atlanılan milyonlarca hesaplama, kısa bir süre sonra bir toplama ulaşır.

“Hataları düzeltmek için çeşitli yöntemler olmasına rağmen, bu yöntemler, hatalar her zaman olduğunun yüzde 1’inden az olduğunda etki etmeyi garantiliyor” diye ekliyor Dzurak. “Deneyimiz, katı halde yapılan deneyler arasında ilklerdendir, aynı zamanda ilk defa bu şartı yerine getiren silikon kullanılmıştır.”

Kuantum bilgisayarları alanındaki düzenli gelişme, bilimsel bir mucize olmasının yanında proteinlerin nasıl katlandığı gibi teknolojinin çözmeye çalıştığı bazı problemler konusunda da olumlu sonuçlar sağlayacak. Fakat eğer insanlar, kuantum bilgisayarlara hazır değilse, bunun ne gibi zararları olacağı konusunda farklı bakış açıları mevcut.

Kuantum bilgisayarları teoride, internet üzerindeki neredeyse tüm iletişimde koruma sağlayan açık anahtar şifreleme sistemlerini (public key encryption) kırabilme yeteneğine sahip. Bu sistemde biri kullanıcıya özel, diğeri genel olan iki asal sayıdan türemiş anahtar kullanılıyor. Bu şifreleme yönteminin gücü, 323 gibi bir sayının hangi iki asal çarpandan oluştuğunu (17×19) ortaya çıkarmanın zorluğuna dayanıyor.

Açık anahtar şifreleme sisteminde, hesaplayıp ortaya çıkarması Güneş Sistemi’nin ömründen daha uzun sürebilecek, genel asal sayıdan çok daha uzun özel asal sayılar kullanılıyor. Fakat kuantum bilgisayarları aynı hesaplamaları milyonlarca kez daha hızlı bir şekilde yapabilme yeteneğine sahip; çünkü doğru cevaba aktif bir şekilde doğrudan sıçrıyorlar.

“Kuantum bilgisayarlar, açık anahtar şifreleme sistemi karşısında çok daha büyük etki yaratabilir” diyor eski NSA teknik yöneticisi Brain Snow. Böyle bir sistemi kullanarak “Açık anahtar şifre anahtarlarını kurtarmak için büyük paralar ödemenize gerek yok. Onların hepsi parçalanacaktır.” Kötü olan, kuantum bilgisayarı hackerlarını yenmek için, pratik ve kolay bir şekilde daha karmaşık anahtarlar yapmanın pek mümkün olmaması. “Daha büyük anahtarlar yapmak için artan ödemeler yapmanın anlamı kalmıyor” diyor Snow, “Normal şifrelemede, eklediğiniz her bit, şifre çözmenin zorluğunu iki kat artıracaktır. Açık anahtar şifreleme sistemine ters düşen kuantum bilgisayarları bu ödemeyi yaptırmıyor.”

UNSW’deki gibi gelişmelerle ve kuantum bilgisayarları oluşturmada kullanılan bir atomaltı parçacık tipi olan Majorana fermiyonlarının ilk defa algılanmasıyla, Snow şu uyarıda bulunuyor: “Bugünden 10 ile 20 yıl sonrasında, yeterince büyük ve saldırılara karşı güvenli web mekanizmalarını içeren sağlam bir kuantum bilgisayarına sahip olabileceksiniz. Böyle bir makine varsa ve insanlar internette bunu kullanıyorlarsa, onun iyi yönlerinden faydalanmayı denemek, web’in sahip olduğu tüm güvenlik mekanizmlarını kaybedeceğiniz anlamına geliyor.”

Olası çözümlerden birisi, güvenilir bir aracının ara buluculuğuna dayanan eski kod tabanlı açık anahtar sistemini kullanan eski bir şifreleme yöntemi kullanmak. Snow böyle bir firmada (PC Soluntions) danışmanlık yapıyor. Geleneksel şifreleme kırıldığında, kuantum bilgisayarları bunu azaltan büyük avantaja sahip oluyor. Onlar şifre kırma konusunda geleneksel bilgisayarlardan hala milyonlarca kere daha hızlılar, ancak anahtar ölçüsünün artışının da önemli bir etkisi var.

Problem şu ki, çevrimiçi herhangi bir değişiklik yapmaya çalışmak, deli sürüsünü gütmek gibi abes bir iş değil. Ve, anahtarlarla internet sınırlarında durulabilir diyen kişiyle aynı fikirde olmak tamamen imkansız. “İnternet, tek parçadan oluşan ve bir patronun ’Marş!’demesiyle herkesin hareket ettiği bir topluluk değil” diyor Snow. Fakat kısa bir süre sonra, böyle bir baskı olacak.