Günümüz Bilgisayarlarını Çöpe Atmayı Planlayan Kuantum Bilgisayarı Nedir?
öncelikle kuantum bilgisayarı nedir?
günümüz bilgisayarlarının temel yapı taşı transistörlerdir. transistörler iki farklı gerilim seviyesinde bulunabilir: bunlardan biri 2'li basamaklardan (bitlerden) '0'ı, diğeri de '1'i temsil eder. 0 ve 1'lerin oluşturduğu bir sıra, çok büyük bir sayıyı temsil edebilir ve bilgisayar içinde bu sayı bir başka büyük sayıyla toplanabilir, çıkarılabilir, çarpılabilir ve bölünebilir.
öte yandan kuantum bilgisayarlarının temel yapı taşları süperpozisyon konumunda da bulunabilir. yani aynı anda hem 0'ı hem de 1'i temsil edebilirler. fizikçiler, kuantum bitlerini normal bitlerden ayırmak için, şizofren kuantum bitleri ya da kubit terimini kullanırlar.
tek bir kubit iki durumda (0 ya da 1), iki kubit dört durumda (00, 01, 10 ya da 11), üç kubit sekiz durumda bulunabilir ve bu şekilde devam eder. dolayısıyla tek bir kubit üzerinde aynı anda 2 farklı işlem, iki kubitle 4 farklı işlem yapabilirsiniz ve kubit sayısı arttıça aynı anda gerçekleştirebileceğiniz işlem sayısı da 2'nin kuvvetleri olarak artar. harika bir şey değil mi? e hala etkilenmediyseniz düşünsenize... 10 kubitle 1024 farklı işlemi aynı anda yaptığınızı... hele 100 kubitiniz varsa... kuantum bilgisayarlarının bu potansiyeli beni çok heyecanlandırıyor her anlattığımda, bir yerlere yazdığımda, düşündüğümde... şu an kullandığımız bilgisayarlar bana geri zekalı gibi geliyor. sebebi: kuantum bilgisayarları.
kuantum bilgisayarlarını şu anda neden kullanamıyoruz?
bir kuantum bilgisayarının çalışması için, dalga süperpozisyonları tek başına yeterli değildir. dalga süperpozisyonlarının ihtiyaç duyduğu önemli bir şey var, o da girişimdir. kilit noktadır kendisi. peki kısaca girişimin rolü nedir onu anlatayım yoksa deneyleri anlatırsam işin içinden ne parmaklarım çıkar ne de beynimiz... bu girişimin etkisi şudur: 1024 ayrı parçaya ayrılmış ve her bir parçanın üzerinde tek bir kişinin çalıştığı bir problem düşünün. problemin çözüme ulaştırılması için, söz konusu 1024 kişi birbirleriyle sürekli iletişim halinde olmalı ve elde ettikleri sonuçları değiş tokuş etmelidir. işte girişimin kuantum bilgisayarlarında mümkün kıldığı şey budur.
ayrıca süperpozisyonun dış dünya tarafınan bilinmesi onu yok eder. kuantumluktan çıkarır. yani tek bir fotonun süperpozisyondan sekerek dış dünyaya bilgi taşıması, süperpozisyonun yok olması anlamına gelecektir. buna da decoherenceyani evre uyumsuzluğu denir. gündelik hayatta kuantum davranışlarını görmüyor oluşumuzun nedeni işte bu evre uyumsuzluğu yüzündendir.
klasik bilgisayarların limitleri
klasik bir bilgisayar birçok inanılmaz şey yapmamıza yarasa da, gerçekte sadece bir bit dizisi kullanan bir hesap makinesi — 0 ve 1 (on off tuşu gibi düşünün), önceden belirlenmiş bir talimatlar setini izleyerek girdiğimiz verilerin bir anlam oluşturması için iki durumu temsil eden değerler. amaçlanan ise kuantum bilgisayarların klasik bilgisayarların yerini alması değil, klasik bir bilgisayarın yeteneklerinin çok ötesindeki karmaşık sorunları çözmek için kullanacağımız farklı bir araç olacağı düşünülüyor.
temel olarak, depolamamız gereken bilginin büyüdüğü büyük bir veri dünyasına girerken, daha fazla birlere, sıfırlara ve bu verileri işleyecek transistörlere ihtiyaç var. çoğunlukla klasik bilgisayarlar tek bir seferde tek bir şeyi yapmakla sınırlıdır, bu yüzden problem ne kadar karmaşık olursa çözümü de o kadar uzun sürer. günümüz bilgisayarlarının sağlayabileceğinden daha fazla güç ve zaman gerektiren bir problem, inatçı problem olarak adlandırılır. bunlar kuantum bilgisayarların çözmesi öngörülen problemlerdir.
kuantum bilgisayarların gücü
atomik ve atom altı parçacıkların dünyasına girdiğinizde her şey beklenmedik şekillerde davranmaya başlıyor. öyle ki, bu parçacıklar bir kerede birden fazla durumda/halde bulunabiliyor. kuantum bilgisayarların faydalandığı beceri de bu.
geleneksel bilgisayarların kullandığı bitlerin yerine, kuantum bilgisayar, kubit olarak bilinen kuantum bitlerini kullanır. aradaki farkı göstermek için, bir küre hayal edin. bir bit, kürenin iki kutbundan birinde olabilir, ancak bir kubit kürenin herhangi bir noktasında olabilir. yani bu, kubitleri kullanan bir bilgisayarın muazzam miktarlarda bilgi depolayabileceği ve bunun için klasik bir bilgisayardan çok daha az enerji harcayacağı anlamına gelir. bilgi işlemde geleneksel fizik yasalarının artık geçerli olmadığı bu kuantum alanına girerek, bugün kullandıklarımızdan çok daha hızlı (bir milyon veya daha da fazla katı) işlemciler yaratabileceğiz. kulağa fantastik geliyor, ancak kuantum bilişimi inanılmaz derecede karmaşık da aynı zamanda.
klasik yöntemleri kullanarak enerji verimliliği sınırlarına ulaştığımızdan beri bilgisayar endüstrisinde, bilgisayar teknolojisini daha verimli hale getirmenin yollarını bulma baskısı var. semiconductor industry association tarafından yayınlanan rapora göre, 2040 yılına gelindiğinde dünyadaki tüm makinelere güç sağlayabilecek kapasiteye sahip olamayacağız. işte tam da bu yüzden bilgisayar endüstrisi kuantum bilgisayarların ticari ölçekte çalışmasını sağlamak için yarışıyor.
kuantum bilgisayarlar ile dünyamız nasıl değişecek?
kuantum bilgisayarların dünyamızı tam olarak nasıl değiştireceğini tahmin etmesi zor çünkü tüm endüstrilerde bunun uygulamaları olacaktır. tamamen yeni bir fizik alanına giriyoruz ve daha önce aklımızın ucundan bile geçmeyen çözümler ve kullanım şekilleri ortaya çıkacaktır. ancak klasik bilgisayarların basit bir bit kullanımı ve 0 veya 1 seçenekleriyle dünyamızda yarattığı devrimi düşündüğünüzde, aynı anda milyonlarca hesaplama yapabilen kubitlerin işleme gücüne sahip olduğumuzda olağanüstü olasılıklar olduğunu hayal edebilirsiniz.
tahmin edebileceğimiz ise şu: bunun tüm sektörler için ezber bozucu olacağı, kuralları değiştireceği ve iş yapma, yeni ilaç ve malzemeler icat etme, verilerimizi koruma, uzayı keşfetme, hava olaylarını ve iklim değişikliğini tahmin etme yöntemlerimizde büyük bir etkiye sahip olacağı. ibm ve google gibi dünyanın en etkili şirketlerinden bazılarının ve dünyadaki hükümetlerin kuantum bilgisayarı teknolojisine yatırım yapması tesadüf değil. dünyamızı değiştirmesi için kuantum bilgisayarları bekliyorlar çünkü problemleri çözmemizi ve bugün mümkün olmayan yetenekleri deneyimlememizi sağlayacaklar.
kaynak: bernard marr - forbes, 2017
https://www.forbes.com/…on-for-anyone/#719fff541d3b