Kuantum bilgisayarlar, klasik bilgisayarlardan temel bir farkla ayrılır: Bilgiyi işlemekte kuantum mekaniğinin kurallarını kullanırlar. Klasik bilgisayarlar bilgiyi “bit” adı verilen birimler hâlinde işler. Bu bitler yalnızca iki durumdan birinde bulunabilir: ya “0” ya da “1”. Yani, bir klasik bit aynı anda sadece tek bir değeri temsil edebilir. Kuantum bilgisayarlar ise “qubit” (kuantum bit) adı verilen birimleri kullanır. Qubitler, kuantum mekaniğinin eşsiz özelliği olan “süperpozisyon” sayesinde aynı anda hem “0” hem de “1” olma kapasitesine sahiptir. Bu durum, kuantum bilgisayarların birden fazla ihtimali aynı anda değerlendirebilmesine olanak tanır ve klasik bilgisayarlarla kıyaslandığında hesaplama gücünde çarpıcı bir artış sağlar.

Kuantum bilgisayarların bir diğer devrimsel özelliği, qubitler arasında “dolanıklık” adı verilen bir bağın bulunmasıdır. Bu, bir qubitin durumu değiştiğinde diğerinin de otomatik olarak etkilenmesi anlamına gelir. Bu durum bilgiyi çok daha hızlı işlemelerine olanak tanır. Bir örnekle açıklamak gerekirse; klasik bir bilgisayar, bir labirentin çıkışını bulmak için tüm yolları sırayla dener; yani her adımı tek tek hesaplar. Oysa bir kuantum bilgisayar, süperpozisyon ve dolanıklık sayesinde, aynı anda tüm yolları değerlendirebilir. Bu da labirentin doğru çıkışını çok daha hızlı ve etkili bir şekilde bulmasını sağlar.

1980’lerde Richard Feynman ve David Deutsch gibi bilim insanları, kuantum mekaniği ile bilgisayar biliminin nasıl bir araya getirilebileceğini teorik olarak araştırmaya başladılar.

Richard Feynman, kuantum dünyasını (örneğin atomların, moleküllerin ve diğer küçük parçacıkların davranışlarını) anlamak ve simüle etmek için klasik bilgisayarların yetersiz olduğunu fark etti. Klasik bilgisayarlar, kuantum parçacıklarının doğasında bulunan karmaşıklığı ve belirsizliği tam anlamıyla taklit edemiyordu. Feynman, kuantum fiziğini gerçekten anlamak için, kuantum fiziğiyle çalışan bir bilgisayarın gerekli olduğunu öne sürdü.

David Deutsch ise Feynman’ın bu vizyonunu bir adım ileri taşıyarak kuantum bilgisayarların çalışma prensiplerini matematiksel temellerle açıklamaya başladı. Deutsch, kuantum bilgisayarların klasik bilgisayarlardan çok daha güçlü olabileceğini ve özellikle belirli türdeki problemleri çözmede muazzam bir avantaj sağlayabileceğini gösterdi. Onun teorileri kuantum bilgisayarların yalnızca kuantum sistemlerini simüle etmekle kalmayıp, optimizasyon, şifreleme çözümü ve büyük veri işleme gibi karmaşık sorunlarda klasik bilgisayarlardan çok daha hızlı olabileceğini kanıtladı.

1994 yılında Peter Shor, “Shor algoritması” adı verilen bir kuantum algoritması geliştirdi. Bu algoritma, özellikle çok büyük sayıları çarpanlarına ayırma problemini çözmek için tasarlandı.

Klasik bilgisayarlar için son derece zor ve zaman alıcı olan bu problem, modern şifreleme sistemlerinin temelini oluşturuyordu.

Günümüzdeki şifreleme sistemi, kredi kartı bilgilerinin veya internet üzerindeki diğer hassas verilerin çok büyük sayılar kullanılarak şifrelenmesi sistemidir. Bu şifreler, yalnızca o büyük sayının iki asal çarpanını bilerek çözülebilir. Ancak klasik bilgisayarlar için bu asal çarpanları bulmak, çok büyük sayılar söz konusu olduğunda pratikte imkânsız kadar zordur. Çünkü işlem süreleri inanılmaz derecede uzundur.

Peter Shor, geliştirdiği algoritma ile bir kuantum bilgisayarın bu tür problemleri klasik bilgisayarlara kıyasla inanılmaz bir hızda çözebileceğini gösterdi. Shor algoritması, kuantum bilgisayarların bu büyük sayıları çarpanlarına ayırma problemini çok kısa bir sürede çözmesini sağlayarak, kuantum bilgisayarların klasik bilgisayarların başa çıkamadığı matematiksel problemlerde ne kadar güçlü olduğunu kanıtladı.

2000’li yıllarda, kuantum bilgisayarlar sadece teorik bir fikir olmaktan çıkarak, fiziksel olarak uygulanabilir bir teknoloji hâline gelmeye başladı. Araştırmacılar, laboratuvar ortamında ilk basit kuantum bilgisayar prototiplerini geliştirdiler. Bu prototipler, henüz küçük boyutlu ve sınırlı kapasiteli olsalar da kuantum hesaplamanın gerçek dünyada nasıl çalışabileceğini göstermeleri açısından büyük bir dönüm noktasıydı. İlk kuantum bilgisayar modelleri, çok az sayıda qubit içeriyordu ve dolayısıyla yalnızca basit problemleri çözebilecek kapasitedeydi. Ancak bu sınırlı yeteneklerine rağmen, kuantum bilgisayarların çalışabilirliğini ve potansiyelini ispatladılar. Bu cihazlar, klasik bilgisayarlarla henüz rekabet edemeyecek kadar temel düzeyde olsalar da kuantum mekaniğinin bilgi işlemde kullanılabileceğini kanıtladılar. Bu erken dönem prototipleri, günümüzdeki gelişmiş kuantum bilgisayarlarla kıyaslandığında oldukça ilkel görünse de kuantum teknolojisinin gelecekte sahip olabileceği muazzam potansiyeli göstermekteydi. O yıllarda atılan bu ilk adımlar, bugünkü ileri kuantum bilgisayarların temelini oluşturmuş ve teknolojinin hızla gelişmesinin önünü açmıştır.

Kuantum bilgisayarların klasik bilgisayarlardan üstün olduğu bazı özellikleri basitçe şöyle açıklanabilir:

Çok büyük verilerle başa çıkabilir: Kuantum bilgisayarlar aynı anda birden fazla olasılığı değerlendirebilen qubitler kullandığı için, devasa veri yığınlarını analiz etmekte klasik bilgisayarlardan çok daha hızlı olabilir. Örneğin, klasik bilgisayarların saatler alacağı bir hesaplama işlemi, kuantum bilgisayarda saniyeler içinde tamamlanabilir.

Zor problemleri hızlıca çözer: Karmaşık ve uzun süren matematiksel işlemleri hızlandırabilir. Bu, şifre kırma, kimyasal simülasyonlar veya hava durumu tahminleri gibi alanlarda büyük bir avantaj sağlar.

Aynı anda birçok işi yapabilir: Kuantum bilgisayarların paralel işleme kapasitesi yüksektir. Birden fazla işlemi aynı anda yapabilirler, bu da zaman ve enerji tasarrufu anlamına gelir. Klasik bilgisayarlar bir işlemi bitirip diğerine geçerken, kuantum bilgisayarlar tüm seçenekleri eş zamanlı olarak değerlendirir.

Ülkemiz, tüm dünyanın geleceğini şekillendirecek kuantum bilgisayar teknolojileri alanında önemli adımlar atarak bilimsel araştırmalara yön veren, yenilikçi uygulamaların geliştirilmesine öncülük eden ve bu alanda yetişmiş insan kaynağıyla küresel rekabette söz sahibi bir ülke olma hedefini ortaya koydu. TOBB ETÜ ve ASELSAN iş birliğiyle geliştirilen “QuanT” adlı 5 kubit kapasiteli kuantum bilgisayar, bu alandaki çalışmalarda dönüm noktası oldu. QuanT kriptografi, yapay zekâ, ilaç geliştirme ve enerji optimizasyonu gibi alanlarda çığır açacak çözümler sunmayı hedefliyor. Bu başarı, Türkiye’yi kuantum bilgisayar teknolojisine sahip sayılı ülkeler arasına soktu.

QuanT’nin yanı sıra, ülkemizde “Süper İletken Çip Üretim Tesisi” kurulması planlanmaktadır. Bu tesis, daha yüksek kapasiteli kuantum bilgisayarların geliştirilmesine olanak tanıyacak, dışa bağımlılığı azaltacak ve yerli teknolojinin gelişimini destekleyecektir. Bu projeler, özellikle algoritma geliştirme ve veri işleme gibi alanlarda Türkiye’nin stratejik konumunu güçlendirmeyi hedeflerken, ileri teknolojiye dayalı ekonomik büyümeyi de desteklemektedir. Kuantum bilgisayar teknolojilerinin geliştirilmesi, yalnızca bilimsel yeniliklerle sınırlı kalmayıp savunma, finansal teknoloji, enerji gibi stratejik sektörlerde de büyük avantajlar sağlayacaktır. Ayrıca bu alandaki gelişmeler girişimciler, KOBİ’ler ve araştırmacılar için yeni fırsatlar sunmaktadır. Ülkemiz, kuantum teknolojilerinde elde ettiği bu ivmeyle, geleceğin teknolojilerine yön veren ülke olma ve bu alanda küresel rekabetin önemli bir parçası olma yolunda ilerlemektedir.