Kuantum fiziğinin özellikleriyle milyarlarca ihtimali aynı anda hesaplayan, klasik bilgisayarlardan çok daha hızlı ve gelişmiş bilgisayarlar

Bilgisayarlar; hızlı işlem yeteneğine sahip, büyük bilgileri depolayabilen ve elektrikle çalışan cihazlardır. Bilgisayar kelimesi, İngilizce “compute”, yani “hesaplama” ve “bilgi” kelimelerinden türetilmiştir. İlk zamanlar “elektronik beyin” olarak da anılan bu cihazların Türkçesinin isim babası da Türkiye’nin ilk Bilgisayar Mühendisi ve Dilbilimci Aydın Köksal’dır.

Bilgisayarlar zaman içerisinde oldukça gelişmiş ve karşımıza yeni formatlarda çıkmışlardır. İlk olarak 20. yüzyılda üretilen bilgisayarlar neredeyse bir oda büyüklüğündeydi ve çok fazla güç tüketiyordu. Ancak 21.yüzyıla gelindiğinde ise taşınabilir, daha küçük boyutta ve pille çalışabilen bir şekle dönüştüler. Son zamanlarda ise karşımıza mevcut klasik bilgisayarlardan çok daha fazla güçlü ve gelişmiş yeni çeşit bir bilgisayar türü çıkmakta: Kuantum Bilgisayarlar.

Kuantum Bilgisayar, yakından görünüm

Kuantum Bilgisayar Nedir?

Kuantum bilgisayarlar; normal bilgisayar işlemlerini ve veriler üzerinde işlemleri süperpozisyon ve dolaşma gibi farklı kuantum fiziği olgularını kullanarak gerçekleştiren cihazlardır. Bu sayede klasik bilgisayarların ulaşamayacağı işlem gücüne ve hıza ulaşabilirler.

Bu bilgisayarlar verileri depolamak ve hesaplama yapmak için kuantum fiziğinin özelliklerini kullanırlar. Kuantum fiziği ise atomik ve atom altı düzeyde doğanın ve maddenin davranışlarını inceleyen, yöntem olarak olasılığı benimsemiş bir modern fizik dalıdır.

Illustration of quantum nucleus molecular structure

Kuantum Bilgisayarların Çalışma Prensibi ve Klasik Bilgisayarlardan Farkı

Klasik bilgisayarlara günümüzde kullandığımız akıllı telefonlar ve laptoplar örnek gösterilebilir. Bu bilgisayarlar iki durumlu  olarak işlem yaparlar. Yani, bilgiyi 0’lar ve 1’ler şeklinde oluşan dizilerden depolarlar. Bu duruma Türkçede “İkili Rakam” İngilizcede ise “Binary Digit” veya kısaca “Bit” adı verilir. Bu sayılar sayesinde ekranda görmek istediğimiz görüntüler oluşur. 1 bit; ya 1 ya 0 demektir. 0 durumunu hayır, 1 durumunu evet gibi düşünebiliriz.

Bitlerin 8 tanesinin yan yana gelmesiyle de günlük hayatta sıkça duyduğumuz “Byte” oluşur. Bilgisayarlar, telefon veya USB gibi depolama cihazlarının hafıza kapasitelerini ifade etmekte kullanılan megabyte, gigabyte gibi kavramlar da aslında bu 1 ve 0’ların bir araya gelmesiyle oluşur. 

Kuantum bilgisayarlarında da bu bitler vardır. Ancak bit yerine “kübit” olarak adlandırılırlar. 1 kübit, 1 de olabilir 0 da.  Ancak bununla birlikte aynı anda hem 1 hem de 0 olabilir. Aynı zamanda birçok farklı işlemi gerçekleştirmek için atom altı parçacıklara ihtiyaç duyan kuantum bilgisayarlarda süperpozisyon olarak da adlandırılan bu durumu yakalamak oldukça zordur. Kuantum fiziğinde yer alan bir olgu olan süperpozisyon, bir atomun aynı zamanda iki veya ikiden fazla durumda bulunabilmesi durumudur.

 

ITIF Technology Explainer: What Is Quantum Computing? | ITIF

Kuantum bilgisayarlarda yer alan kübitler, klasik bilgisayarlarda yer alan bitlerden farklı olarak işte bu süperpozisyon özelliğine sahiptir. Bu sayede de klasik bilgisayarlardan çok daha yüksek bir işlem gücüne sahip olur ve daha az enerji harcarlar.

img

Kuantum Bilgisayar, Fotoğraf: Christopher Payne/Esto

Bunların yanı sıra kuantum bilgisayarlar son derece hassastır. Isı, elektromanyetik alanlar ve hava moleküllerindeki çarpışmalar bir kübitin kuantum özelliklerini kaybetmesine neden olabilir. Kuantum ayrışması olarak da bilinen bu işlem ise olası bir hata verip beraberinde sistemin çökmesine neden olabilir. Bu nedenle de kuantum bilgisayarlar mutlak sıfıra yakın, boşluktan daha soğuk olan ortamlarda çalışır. Dolayısıyla görsel olarak da klasik bilgisayarlardan daha farklı bir görüntüye ve daha farklı çalışma koşullarına sahiptirler.

Inside the first IBM Q computation center, which announced cloud access to its 20 qubit processor in January 2019. (Credit: IBM/Connie Zhou)

Kuantum Bilgisayarlar Hangi Alanlarda Kullanılacak?

Kuantum bilgisayarlar henüz daha yaygınlaşmadı. Bunun temel nedeni bu bilgisayarların zor üretilmesi ve hatalı sonuçlar verebilmesi. Aynı zamanda şu anda tam anlamıyla bir kuantum bilgisayar üretilmesine uygun teknolojiler mevcut değil. Bundan dolayı kuantum bilgisayarlar şimdilik klasik bilgisayarların yerini almış değil, onlarla beraber kullanılıyorlar. Fakat gelecekte bu sorunların giderilerek kendi başlarına ve farklı alanlarda yaygınlaşmaları öngörülüyor.

Şimdilik bilim insanları çeşitli alanlarda yer alan uygulamalardaki algoritmaları test etmek için bu bilgisayarları kullanılıyor. Gelecekte ise bu gelişmiş bilgisayarların özellikle optimizasyon problemlerinin çözümünde kolaylık sağlayacağı düşünülüyor. Aynı anda yapılan hesaplamalar sayesinde, birden çok en iyi sonuç elde edilebiliyor. Olası çözümlerin ve yolların bu bilgisayarlar sayesinde daha kısa sürede bulunabileceği düşünülüyor.

Bunun yanında kuantum bilgisayarlar özellikle sağlık, eczacılık ve finans alanlarında kullanılabilir. Bunların yanında, gelecekte de bu bilgisayarlar sayesinde yaratılması planlanan sanal dünyaların mimarisi mümkün olabilir. 

Dünyanın en büyük teknoloji şirketlerinden biri olan Google da kuantum bilgisayarlara oldukça ilgili. Bu bilgisayarların gelişmiş işlem kapasitesi ve büyük veri analiz yeteneğini kullanmak istiyor. Bu sayede sadece aranan kelimeyi anlayan arama motorlarının yanı sıra, cümle aranabilecek ve aranan cümlenin tam olarak anlaşıldığı akıllı arama motorları geliştirmeyi hedefliyorlar.

Google'ın yanı sıra IBM şirketi de kuantum bilgisayarlara yönelik çalışmalar yapıyor. Şirket 5 kübitlik kuantum bilgisayarını bulut tabanlı olarak insanların kullanımına açtı bile. Böylelikle şirket aynı zamanda bu alandaki yetenekleri keşfetmeyi ve bu bilgisayarlara yönelik yürüttüğü çalışmaları hızlandırmayı hedefliyor. Bu sayede de, geliştiricilerin kuantum bilgisayarların sırlarını daha hızlı çözmesi ve en kısa zamanda mevcut eksikliklerin giderilmesi planlanıyor.

KAYNAKLAR:

https://www.webtekno.com/en-basit-haliyle-kuantum-bilgisayar-nedir-nasil-calisir-h55673.html

https://webrazzi.com/2016/05/04/ibm-kuantum-bilgisayarinin-kullanimini-bulut-tabanli-olarak-herkese-acti/

https://evrimagaci.org/kuantum-bilgisayar-nedir-gelecegin-bilgisayarlari-nasil-uretiliyor-4136

https://tr.euronews.com/2019/11/04/googlein-kuantum-bilgisayari-devrimmi-kuantum-ustunlugu-ne-kuantum-bilgisayar-nasil-calisi

https://www.newscientist.com/question/what-is-a-quantum-computer/

https://www.sciencealert.com/quantum-computers

https://www.ibm.com/quantum-computing/learn/what-is-quantum-computing/

https://www.sciencedaily.com/terms/quantum_computer.htm

 


BENZER YAZILAR

Büyük Antilop Göçü: Afrika’nın Yedi Doğal Harikasından Biri

Büyük antilop göçü nedir? Detaylı bilgiler

Geçirdiği Dönüşümler İle Galata Kulesi’nin Hikayesi

Yaklaşık 1500 yıllık Galata Kulesi’nin yüzyıllar içerisinde değişen işlevi ve geçirdiği restorasyonlar.


Paylaş