Kvant sıçrayışı: həyatların xilası, yoxsa kibertəhlükəsizlik üçün təhlükə?

Merilend ştatında yerləşən laboratoriyada hazırlanan kvant kompüteri həm xərçəngin müalicəsində inqilabi dönüş yarada, həm də parolların sındırılması üçün güclü alətə çevrilə bilər.
Demokrat qubernator Ues Mur kvant hesablamalarını Merilend üçün "aparıcı sənaye sahəsi" adlandırır. Onun təşəbbüsü ilə ştatda bu istiqamətdə sənaye mərkəzinin yaradılması üçün bir milyard dollardan çox vəsait cəlb olunub.
Merilendin ətraf qəsəbələrindən birində, laboratoriyaya çevrilmiş anbar binasında nəzəri fizika üzrə alimlər və mühəndislərdən ibarət komanda planetin ən güclü kompüterlərini geridə qoya biləcək kvant prosessoru yaratmağa çalışır.
Alimlərin məqsədi son dərəcə iddialıdır: xərçəngə qarşı dərmanların hazırlanmasını kəskin sürətləndirmək. Lakin layihə uğur qazansa, yaradılan kvant kompüterləri onlayn təhlükəsizliyi sarsıda, şəxsi məlumatlar, maliyyə institutları və hətta milli təhlükəsizlik üçün risk yarada bilər.
Tədqiqatçılar kvant mexanikasının prinsiplərindən istifadə etməklə yeni tip kompüter qurmaq niyyətindədirlər. Belə sistemlər müasir klassik kompüterlərin həll edə bilmədiyi məsələləri – məsələn, yeni preparatlarla xərçəng hüceyrələri arasında mürəkkəb kimyəvi reaksiyaların insan üzərində klinik sınaqlardan xeyli əvvəl modelləşdirilməsini – yerinə yetirə biləcək.
Bu isə aşağıdakı imkanları açır:
• yeni dərmanların hazırlanma prosesinin sürətlənməsi;
• modelləşdirmə mərhələsində uğur ehtimalı yüksək olan birləşmələrin müəyyənləşdirilməsi;
• perspektivsiz variantların erkən mərhələdə kənarlaşdırılması;
• ən effektiv preparatların daha operativ şəkildə irəlilədilməsi.
2022-ci ildə ChatGPT istifadəyə verildikdən sonra süni intellekt qısa müddətdə geniş yayılmış texnologiyaya çevrildi. Kvant kompüterləri isə daha fundamental dəyişiklik vəd edir – onlar müasir dünyanı daha dərin şəkildə dəyişə biləcək tamamilə yeni hesablama infrastrukturu yaratmağı hədəfləyir.
Merilendin Kolledc-Park şəhərində yerləşən IonQ laboratoriyasının komandası Yaponiya, Koreya, Böyük Britaniya, eləcə də ABŞ-ın Texas, Nyu-Meksiko, İllinoys, Massaçusets və digər ştatlarındakı alimlərlə gərgin rəqabət aparır.
Ştat rəhbərliyi bu texnoloji yarışı Merilend iqtisadiyyatını gücləndirmək və federal hökumətdən asılılığı azaltmaq üçün fürsət kimi görür. Qubernator Ues Murun təşəbbüsü ilə dəyəri bir milyard dollardan artıq olan layihə çərçivəsində yerli kvant sənaye mərkəzinin yaradılması planlaşdırılır.
Lakin bu cür investisiyalar risklidir:
• real nəticə yalnız uzun illər sonra görünə bilər;
• layihə təkcə maliyyə deyil, həm də təhlükəsizlik riskləri daşıyır.
Yeni kompüterlər – yeni risklər
Kvant kompüterləri prinsipial olaraq fərqli texnologiyadır. Onlar xüsusilə klassik kompüterlərin çətinlik çəkdiyi sahələrdə – çoxsaylı ehtimal amillərinin təsir etdiyi son dərəcə mürəkkəb sistemlərin analizində üstünlüyə malikdirlər.
Kvant fizikasının ideyalarına əsaslanan bu maşınlar gələcəkdə bu gün ənənəvi hesablama sistemləri üçün həllolunmaz görünən suallara cavab tapa bilər.
Evdə istifadə etdiyiniz noutbukla kvant kompüteri arasındakı əsas fərq hesablama vahidindədir:
• klassik kompüter bitlərdən istifadə edir;
• kvant kompüteri isə kubitlərdən – kvant bitlərindən.
Klassik kompüterlər məlumatları bitlər vasitəsilə emal edir. Hər bit yalnız iki dəyər ala bilir – 0 və ya 1. Prosessora bitlərin əlavə olunması gücü ardıcıl şəkildə artırır: 100 bit bir bitlə müqayisədə 100 dəfə çox hesablama gücü deməkdir.
Kubitlərin gücü: kvant sıçrayışı
Kvant kompüterləri isə kubitlərlə işləyir və onların potensialı qat-qat yüksəkdir. Burada eksponensial artım prinsipi tətbiq olunur: hər yeni kubit prosessorun gücünü dəfələrlə artırır.
Kubiti unikal edən nədir?
• Bir kubit eyni anda həm 0, həm də 1 vəziyyətində – superpozisiyada – ola bilər.
• İki kubit 4 kombinasiyanı (0-0, 0-1, 1-0, 1-1) yaradır.
• Üç kubit artıq 8 variant verir.
• Cəmi 10 kubit 1 024 kombinasiyanı formalaşdırır – bu, bir kubitlə müqayisədə 500 dəfədən çox güc deməkdir.
IonQ kubitləri necə yaradır?
IonQ alimləri kubiti aşağıdakı qaydada formalaşdırır:
İtterbium atomunun xarici elektronunu ayırırlar.
Maqnit vasitəsilə yüklü hissəciyi ion tələsinə yerləşdirirlər.
Alınan itterbium ionu kvant prosessorunda bir kubitə çevrilir.
Bu cür kubitlərdən kifayət qədər sayda ion tələsində yerləşdirildikdə, prosessor dünyanı dəyişə biləcək gücə sahib ola bilər.
Geniş bucaqdan baxış: ambisiya və risklər
IonQ şirkətinin sabiq icraçı sədri Piter Çepmen dünyanın müxtəlif ölkələrində tərəfdaşlarla görüşərək şirkətin ion əsaslı kvant kompüterlərinin kommersiya potensialını izah edib. O, eyni zamanda yeni texnologiyanın ikili xarakteri üzərində də düşünür.
Kvant prosessor nə edə bilər?
• Klassik superkompüterlərin həll edə bilmədiyi mürəkkəb kimyəvi reaksiyaları modelləşdirə bilər.
• Enerji qənaəti təmin edə bilər: ənənəvi məlumat mərkəzlərindən fərqli olaraq, bəzi kvant maşınları adi elektrik şəbəkəsindən işləyə və yükün bir hissəsini klassik prosessorlardan üzərinə götürə bilər.
• Biznes proseslərini optimallaşdıra bilər: ideal logistika marşrutlarının qurulmasından avtomobil istehsalında ən sərfəli üsulların tapılmasına qədər.
Beləliklə, həm böyük sıçrayış vəd edən, həm də yeni çağırışlar yaradan texnologiya formalaşır.
Lakin bu inqilabi texnologiyanın narahatedici tərəfi də var. Güclü kvant kompüteri aşağıdakı sistemləri qoruyan şifrələməni sındıra bilər:
• bank hesabları;
• dövlət məlumat bazaları;
• tibbi qeydlər;
• rəqəmsal formatda saxlanılan digər məxfi məlumatlar.
Şifrələmə necə işləyir?
Sadə dillə desək, məlumatlar yalnız düzgün açar (parol) vasitəsilə oxuna bilən gizli koda çevrilir.
Klassik kompüter üçün belə müdafiəni sındırmaq son dərəcə çətindir – o, parolları bir-bir yoxlamalıdır ki, bu da çox uzun vaxt tələb edir.
Kvant kompüteri isə eyni anda milyonlarla mümkün parolu yoxlaya bilər. Nəticədə kodun sındırılması və hesablara icazəsiz giriş dəqiqələr içində baş verə bilər.
Milli təhlükəsizlik üçün risk
Piter Çepmenin sözlərinə görə, şifrələmədə baş verəcək sıçrayış hərbi sahədə də yeni risklər yarada bilər. "Tayvan boğazı üzərində uçan təyyarəyə raket atmaq mənasızdır. Əgər şifrələməni sındıra bilirəmsə, sadəcə sistemə daxil olub mühərrikləri söndürərəm. Bu, daha ucuz üsuldur", – deyə o bildirib.
Beləliklə, kvant texnologiyaları gələcəyin qapılarını açmaqla yanaşı, potensial dağıdıcı təhlükələr də yaradır və onların nəzarəti qlobal miqyaslı vəzifəyə çevrilir.
Çepmen vurğulayır ki, IonQ və Merilenddəki tərəfdaşları kvant texnologiyalarının risklərini neytrallaşdıracaq alətlər üzərində aktiv işləyirlər. Xüsusilə aşağıdakı istiqamətlərdə araşdırmalar aparılır:
• kvant interneti;
• kvant kompüterlərinin yarada biləcəyi təhlükələrə davamlı, sındırıla bilməyən şifrələr.
"Biz bu texnologiyanı xərçəngə qalib gəlmək üçün yaradırıq, yeni problemlər yaratmaq üçün yox. Dünyanı özümüzün inkişaf etdirdiyimiz texnologiyalardan qoruyacaq həllər təqdim etməliyik", – deyə Çepmen bildirir.
Merilend: kvant gələcəyinə yatırım
Ştat kvant sənayesini son illər federal maliyyədən asılılıq nəticəsində yaranan büdcə kəsirlərindən çıxış yolu kimi qiymətləndirir.
"Capital of Quantum" təşəbbüsü çərçivəsində dövlət, federal və özəl mənbələrdən bir milyard dollardan çox vəsait cəlb olunub. Bu vəsaitlər Merilend Universitetinin yaxınlığındakı Discovery District ərazisində kvant tədqiqatlarının inkişafına yönəldilir.
Məqsəd aydındır: Silikon Vadisinin İT sənayesinin mərkəzinə çevrildiyi kimi, Merilendi də kvant texnologiyalarının qlobal mərkəzinə çevirmək.
"Var-dövlətin yaradılmasının gələcəyi kvant texnologiyalarındadır. İqtisadi rifahın gələcəyi kvant texnologiyalarındadır. Məhz buna görə Merilend kvant erasının paytaxtı olmağa qərarlıdır", – deyə qubernator Mur ötən payız Şimali Virciniyada keçirilən Kvant Dünyası Konqresində bildirib.
Texnologiya şirkətləri də bu optimizmi bölüşür.
IonQ-nin ion tələsi modelində kubitlər saxlanılır və kvant kompüterinin fəaliyyəti təmin olunur (foto: IonQ).
Sentyabr ayında Microsoft şirkəti Discovery District layihəsinə qoşulmaq planlarını açıqlayıb. Microsoft Quantum bölməsinin tərəfdaşı Çarlz Tahan bildirib ki, şirkət dünyanın ən yaxşı kvant kompüterini yaratmağı hədəfləyir və Merilend geniş investisiyalar, ixtisaslı kadrlar və uzunmüddətli inkişaf strategiyası ilə diqqəti cəlb edib.
"Bu sahə böyük ekspertiza tələb edir. Bizə ən yaxşı mütəxəssislər, ən müasir texnologiyalar – güclü soyutma sistemlərindən tutmuş kvant çiplərinə və proqram təminatına qədər – lazımdır", – deyə o vurğulayıb.
Niyə məhz Merilend?
Ştat artıq aşağıdakı üstünlüklərə malikdir:
• təcrübəli tədqiqatçılar və mühəndislər bazası;
• kvant həllərinin əsas sifarişçiləri olacaq qurumlara – Milli Təhlükəsizlik Agentliyi (NSA), NASA, Energetika Nazirliyi və Müdafiə Nazirliyinə – coğrafi yaxınlıq.
Çətinliklər
Bununla belə, Merilend mütləq lider deyil. Hətta yerli kvant şirkəti IonQ ötən il 22 milyon dollarlıq müqavilə imzalayaraq yeni mərkəzi Merilenddə deyil, Tennessi ştatının Çattanuga şəhərində açmağa qərar verib.
Respublikaçılar qubernator Muru və hakim demokratları "texnologiya vergisi" tətbiq etdiklərinə görə tənqid edir və bunun İT biznesini uzaqlaşdırdığını iddia edirlər.
"Merilend şirkəti rəqəmlərə baxdı, vəziyyəti qiymətləndirdi və dedi: "Sağ olun, amma yox". Ştat xüsusi şərtlər təklif edirdi, amma onlar Tennessi seçdilər. Bu hər şeyi deyir: Merilend innovasiyalar üçün əlverişsiz mühitə çevrilib", – deyə Senatda azlıq lideri Stiven Herşi bildirib.
Tənqidlərə baxmayaraq, Mur kvant texnologiyalarını iqtisadiyyatın hərəkətverici qüvvəsi kimi görməyə davam edir. 2027-ci il üçün təklif olunan büdcədə 74 milyon dollar ayrılması nəzərdə tutulur:
• 20 milyon dollar – Kolledc-Parkda IonQ-nin yeni baş ofisinin tikintisinə;
• Merilend Universitetində Quantum Startup Foundry layihəsinin dəstəklənməsinə;
• Discovery District-də "Dərin Texnologiyalar Mərkəzi"nin yaradılmasına;
• Merilend Universitetinə və Tətbiqi Kəşfiyyat və Təhlükəsizlik Tədqiqatları Laboratoriyasına (ARLIS) ekspertlərin cəlb olunmasına.
Bu investisiyaların nəticəsi hələlik qeyri-müəyyəndir. Bir çox ekspert hesab edir ki, həqiqətən güclü kvant kompüteri ən tez 10–20 ildən sonra ortaya çıxa bilər. Üstəlik, faydalı və gəlirli olmaq üçün o, sadəcə işləməməli, həm də klassik kompüterləri üstələməlidir.
Klassik və kvant kompüterləri Marsa uçuşla müqayisə etsək, klassiklər artıq Ayı keçib, kvantlar isə hələ Yer kürəsini tərk etməyib. Lakin onların gücü eksponensial şəkildə artır və fərqi sürətlə azaltmaq potensialına malikdir.
Piter Çepmen hesab edir ki, kvant gələcəyi düşündüyümüzdən daha yaxındır. O, bunu süni intellektdə baş verən sıçrayışla müqayisə edir:
"ChatGPT-dən əvvəl çoxları deyirdi ki, süni intellekt heç vaxt reallığa çevrilməyəcək. Sonra isə bir gecədə ortaya çıxdı və dünya buna hazır deyildi".
Üç il əvvəl ChatGPT skeptisizmlə qarşılanmışdı. Bu gün isə:
• qanunvericilər süni intellekti tənzimləməyə çalışır;
• biznes texnologiyanı tətbiq edir;
• insanlar məktublar, proqram kodu və hətta ünsiyyət üçün süni intellektdən istifadə edir.
Çepmenin proqnozuna görə, kvant hesablamaları da oxşar ssenari üzrə inkişaf edə bilər – sürətli və partlayış xarakterli artım baş verə, dünya isə buna hazır olmaya bilər.