Kuantum bilişim: Bir sonraki teknolojik devrim çoktan başladı

Dünya yapay zekâyı keşfetmeye devam ederken, bir sonraki büyük sıçrama kuantum hesaplamayla çoktan başladı. Daha karmaşık sorunları çözebilen, süreçleri kısaltabilen ve daha önce düşünülemez senaryoları simüle edebilen daha güçlü altyapıların geliştirilmesi, ülkeleri, devleri ve girişimleri motive ediyor. Özellikle finans ve sağlık gibi diğer sektörlerde bir trilyon dolarlık bir iş söz konusu olabilir. Şimdilik, zorluk ödül kadar büyük: işlerlik veya kullanılabilirlik sorunları var. İstikrarlı bir sisteme ilk ulaşan önemli bir avantaja sahip olacak. Bu durum, bazı ülkelerin kararlı müdahaleleri ve küresel mücadelelerle birlikte "kuantum egemenliği"ni çoktan tetikledi.

Kuantum fiziği yasalarına dayanarak, mevcut temelleri gözden geçiriyor, hesaplamanın yapılış şeklini değiştiriyor ve yeniden tasarlıyor. Şimdiye kadar her şey sıfırlar ve birlerle, bitlerle işliyordu. Şeyler ya sıfır ya da bir olabilir. Durumun her ikisinin de bir kombinasyonu olduğu, biraz buradan biraz oradan bir manzaraya doğru ilerliyoruz. Bitlerden kübitlere doğru ilerliyoruz. Daha fazla olası kombinasyonla, hesaplama, bilgi işleme ve sorunları çözme konusunda daha fazla kapasite sunulabilir. Teknolojik gelişimi devam ederken, klasik bilgisayarlarla yıllar sürecek işlemlerin saniyeler içinde çözülmesini sağlayacaktır. Bank of America analistleri , "Nothing Compares to Q" (kuantum için) adlı raporlarında, "Bu, insanlığın ateşi bir sonraki keşfi gibi; karmaşık hesaplamaları durmaksızın gerçekleştiriyor ve insan bilgisini tam hızda hızlandırıyor," diyorlar. Raporda, kimya, yaşam bilimleri, finans ve mobilite alanlarında, etkisinin ilk hissedileceği alanlarda, İspanya ekonomisinden daha fazla, 2 trilyon dolara kadar ekonomik değerin açığa çıkarılabileceği belirtiliyor.

Yarış, Çin'in kamuoyunda öne çıkan bir oyuncu olmasıyla birlikte, egemenlik çağrışımları yapmaya başladı.

Kağıt üzerinde ideal gibi görünse de pratikte aşılması gereken birçok engel var. Öncelikle, teknoloji henüz ilk aşamalarında. "Henüz geliştirilmedi, emekleme aşamasında, ancak çok şey vaat ediyor. Tüm sorunlar kuantum hesaplamayla çözülemez, ancak daha hızlı çözülebilecek bazı sorunlar var," diyor Katalonya Politeknik Üniversitesi'nden (UPC) bilgisayar mimarisi üzerine uzmanlaşmış seçkin bir mühendis olan Sergi Abadal. Örnek olarak, kredi kartlarını koruyan kriptografik kodların geliştirilmesini veya daha hızlı ilaç tasarımına olanak sağlayacak moleküler etkileşimlerin simülasyonunu gösteriyor. "Beş veya on yıl önceki yapay zeka gibi. Çok fazla potansiyel var, ancak gerçek dünya kullanım örnekleri arıyoruz. Günümüzde kuantum bilgisayarlar prototip aşamasında; küçük kullanım örnekleri için işlevseller; algoritmalar geliştirilirken bir araya getiriliyorlar. Kuantum bilgisayarlar geliştiren ve uygulamalarını araştıran Katalan bir firma olan Qilimanjaro'da kuantum mühendisi olarak çalışan Jan Nogué, "Nereye uyduğunu görmemiz gereken yeni bir oyuncak gibi," diyor.

Bank of America'da, blockchain , büyük veri , makine öğrenimi ve simülasyon alanındaki uygulamalara dikkat çekiyorlar. "6G mobil ağlarla birleşme, her sektörde oyunun kurallarını değiştirecektir." Özellikle, ilk etapta dört büyük kazanan görüyorlar. Birincisi, kimyasalların ve malzemelerin keşfi ve tasarımıyla kimya sektörü. İkincisi, yaşam bilimlerinde, simülasyonlarla yeni tedavilerin kilidinin açılmasına olanak tanıyacak. Nogué, fiziksel uygulamalardaki mantığın daha uygulanabilir hale geldiğini düşünüyor. "Doğa kuantumdur, parçacıklar kuantumdur, mikroskobik ölçekteki malzemeler kuantumdur. Kuantum bir şeyi klasik bir bilgisayarda simüle etmek imkansızdır, bu nedenle topluluk ilk faydaların yeni bir malzeme gibi fiziksel şeylerde görüleceğine inanıyor." Üçüncüsü, mobilite alanında, altyapı yönetimini, filo yönetimini ve ürettikleri verileri, otonom sürüşü ve rota yönetimini iyileştirecektir. Son olarak, finans alanında, "kuantum bilgisayarlar bankacılığın neredeyse her alanında uzmanlaşabilir." Piyasa trendi tahminini, portföy optimizasyonunu, gerçek zamanlı veri analizini, dolandırıcılık tespitini ve kredi puanlamasını iyileştirirler.

Bu dört sektör, yeni gelir ve maliyet tasarrufları sayesinde 2 trilyon dolarlık bir değere ulaşabilir. Finans sektörü, 600 milyar dolara kadar bir değerle en çok faydayı sağlayacak. Örneğin, üretilen veri analizini mevcut %1'den, kuantum bilişiminin ve işlem kapasitesinin ulaşacağı %24'e çıkarmak, küresel GSYİH'yi iki katına çıkarabilir.

Mümkün senaryolardan uzak, bir faktör daha açık. Elektrik tüketiminin sürekli arttığı ve veri merkezlerinin hızla çoğaldığı bir dünyada, kuantum bilişim bir müttefik olarak ortaya çıkabilir. Ekonomik potansiyelin ötesinde, ilk avantajlardan biri enerji avantajı olacaktır: Raporda, veri merkezi tüketimini %12,5 oranında azaltabilecekleri belirtiliyor. Tüm bunlara ulaşmak, mevcut zorlukların çözülmesini gerektiriyor. Örneğin, bir kuantum bilgisayarının çalışması için, günümüzde uzun süre sürdürülemeyen optimum koşullar gereklidir ve bu da uzun süreli operasyonları imkânsız hale getirir, diye belirtiyor Abadal. Son derece düşük sıcaklıklara (-273,15°C) ihtiyaç duyarlar, titreşimlere ve hatta kozmik radyasyona karşı çok hassastırlar. Kübitlerin kırılganlığı nedeniyle, bu durum geleneksel bilişime göre daha yüksek bir hata oranına yol açar.

Sektör tarafından harekete geçirilen milyarlarca dolarlık yatırım, büyük ölçüde bu sorunları çözmeye ve ticari ölçek kazandırmaya gidiyor. Bunun çığır açan bir potansiyele sahip olduğu açık. Şirketler bunu biliyor. IBM ve Google gibi devler öne çıkıyor, ancak D-Wave gibi uzmanlaşmış firmalar da var. Ülkeler de potansiyeli görüyor ve teorik olarak mevcut şifreleme ve güvenlik standartlarını altüst edebilecek bir teknolojiye karşı kendilerini savunmak istiyor. Hatta Bank of America'ya göre, "kuantum egemenliği" için bir yarış başlamış durumda. Sektörün dayandığı kriptografinin çözülme olasılığı göz önüne alındığında, öne sürülen temel argüman, ulusal güvenlikte bir sonraki dönemde liderlik arayışı. Bu nedenle ABD, Fransa ve Birleşik Krallık, kuantum teknolojilerinin ihracatını sınırlandırıyor.

Yapay zeka konusunda geride kalan Avrupa için bu bir fırsat anlamına geliyor.

Bank of America'nın küresel tematik araştırma başkanı ve raporun başyazarı Haim Israel, istikrarlı kuantum hesaplamayı geliştiren ilk ülke veya şirketin rekabet avantajına sahip olacağını açıklıyor. Çin, 15,3 milyar dolarlık kamu yatırımıyla lider konumdayken, Almanya 5,2 milyar dolar ve Birleşik Krallık 4,3 milyar dolar yatırım yaptı. Özel yatırımlarda ise ABD, bugüne kadar 3,4 milyar doların üzerinde yatırım yaparak ve iki yılda yaklaşık 2 milyar dolar toplayarak liderliği elinde tutuyor. Abadal, "Amerikalılar, neredeyse sınırsız özel yatırımları sayesinde bu alanda daha fazla söz sahibi oluyorlar," diye açıklıyor. Net ve açık bir yol haritasına sahip IBM örneğini vurguluyor. Nogué, halihazırda değeri 5 milyar avroyu aşan, bir milyon kübitlik kullanışlı bir kuantum bilgisayarı inşa etmeye odaklanan PsiQuantum'dan bahsediyor.

Kuantum bilişimin kilometre taşlarında iki temel kavram vardır, ancak topluluğun bunlar için tek bir vizyonu yoktur. Bunlardan biri, geleneksel bir bilgisayarın gerçekçi bir zaman diliminde yapamayacağı bir görevi, yani halihazırda başarılmış bir şeyi çözebildiği kuantum üstünlüğüdür . Diğeri ise, yeni ilaçların simülasyonu gibi faydalı, gerçek dünya problemlerini daha hızlı çözdüğü kuantum avantajıdır. Raporda, uzmanların kuantum avantajının genellikle 2033 yılında elde edileceğine işaret ettiği belirtiliyor.

Israel, "Yapay zeka yarışında geride kalan Avrupa, kuantum hesaplamaya odaklanmalı" önerisinde bulunuyor. Çok da geride değil: AB, 1 milyar avroluk bir bütçeyle Kuantum Teknolojileri Amiral Gemisi'ni başlattı. İspanya ve Katalonya'da da hareketlilik var; Barselona Süper Hesaplama Merkezi (BSC) ve ICFO, ulusal Kuantum Teknolojileri Stratejisi ve Vall de la Quàntica projesi gibi ölçütler mevcut. Yapay zekaya dönersek, asıl potansiyel bu kombinasyonda yatıyor olabilir. Sadece birkaç dakika içinde eğitilebilen ve birbirini tamamlayan bir "yapay süper zeka". McKinsey, kuantum hesaplamadan yapay zekaya simülasyon, görme ve öngörücü analizlerin eklenmesinin 6 trilyon dolardan fazla bir gelir kapısı açacağını tahmin ediyor. Bir devrimin fiyatına iki devrim mi?

Tehdit ve fırsat?

Kuantum hesaplama için teorik senaryolardan biri, bizi koruyan şifreleme sistemlerini büyük zorluklar yaşamadan aşabilmektir. Bank of America, fütürist Bernard Marr'dan alıntı yaparak, "Kuantum hesaplama, saniyede 1 trilyona kadar hesaplama yapabilen paralel işlem kapasitesiyle, büyük sayıların çarpanlarına ayrılmasına dayanan blok zinciri de dahil olmak üzere mevcut tüm şifreleme yöntemlerine teknik olarak meydan okuyabilir," diyor. UPC'den Abadal, örnek olarak, "Kredi kartlarını koruyan kriptografi artık işe yaramayacak," diye uyarıyor. Bu konu, "kuantum geçirmez" şifreleme algoritmalarının geliştirilmesi çağrısında bulunan ABD Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) gibi aktörleri harekete geçirdi. Yeni bir şifreleme standardının uygulanması beş ila on yıl sürebileceğinden, fikir bunu şimdi geliştirmeye başlamaktır. Bank of America, "Geleceğin olası senaryolarına hazırlıklı olmak için bugünden itibaren ihtiyati tedbirlere ihtiyaç var," diyor. Google, Vodafone, Apple ve IBM, halihazırda bu göreve dahil olan büyük isimlerden bazıları. Bu şekilde, bir güvenlik tehdidi oluşturmasının yanı sıra, kuantum bilişimin unsurlarına dayanan yeni şifreleme teknolojileriyle bir iş fırsatının ve ilerlemenin de kapısı aralanıyor.