KUANTUM BİLGİSAYARLAR

1.744 Views

Bilgisayarların hayatımıza girmesi akla gelebilecek her şeyi daha kolay, daha kullanışlı ve daha verimli kılmıştır. Bilgisayarlar tıpta, kimyada, fizikte ve daha birçok bilim dalında devrim niteliğinde yeniliklere sebep olmuştur.

Bu yazımızın konusu son zamanlarda sosyal medyada sık sık karşımıza çıkan kuantum bilgisayarlar. Peki, nedir bu kuantum bilgisayarlar?

Kuantum bilgisayarlar, kuantum mekaniğinin süperpozisyon, girişim (interference), dolaşıklık (entanglement) gibi fenomenlerini kullanan bilgisayarlardır. Yani kuantum bilgisayarlar, atomların ve atomaltı parçacıkların hareketlerini kontrol ederek işlem yaparlar.

Kuantum bilgisayarlarının tarihine kısaca bir göz atacak olursak; 1980lerin başına, yani fizikçi Paul Benioff’un Turing makinesinin (Turing makinesi karmaşık matematiksel hesaplamalar ve modellemeler yapan bir makinedir) kuantum mekaniğine uygun bir modelini öne sürdüğü zamana gitmemiz gerekir. Daha sonra 1981 yılında Richard Feynman katıldığı bir konferansta kuantum sistemlerinin klasik bilgisayarlarla simüle edilemeyeceğinden ve bunun için kuantum mekaniğiyle çalışan bir bilgisayar yapılması gerektiğinden bahsetmiştir.

Fizikçi Richard Feynman

Ardından 1994 yılında MIT’den Peter Shor, Shor Algoritması denilen sistemi geliştirdi. Bu kuantum algoritması sayesinde, klasik bilgisayarlarda oldukça uzun süren büyük sayıların asal çarpanlarına ayrılması işlemi kısa bir sürede yapılabilir hâle geldi.

Fizik ve bilgisayar biliminde yıllar süren gelişmeler sonucu kuantum bilgisayarlar inşa edilmiştir ve  bunlar hâlâ gelişim sürecindelerdir. Bunlardan en bilineni IBM Q System One’dır.

IBM KUANTUM BİLGİSAYARI Q SYSTEM ONE

Kuantum bilgisayarların çalışma prensiplerine kısaca değinecek olursak; ilk olarak qubitlerden yani kuantum bitlerinden bahsetmemiz gerekir. Bildiğimiz üzere klasik bilgisayarlar binary digit (bit) denilen veri birimlerinden oluşur. Bitler 0 ve 1 şeklinde iki değer alırken kuantum bitler 0 ve 1’in süperpozisyonlarından oluşur.

Örneğin bitler, tek bir seferde 32 durumdan sadece birinde bulunabiliyorken; qubitler, süperpozisyon özellikleri sayesinde bu 32 durumu aynı anda işleyebilir. Qubitlerin bir diğer ilginç özelliği ise dolaşıklıktır. Kuantum dolaşıklığı kısaca bir parçacık çiftinin sürekli olarak etkileşim halinde bulunması olarak tanımlanabilir. Bu parçacıklar birbirine ne kadar uzak olursa olsun bir parçacığa yapılan değişimin diğerini de etkilemesidir. 

Kuantum mekaniğindeki herhangi iki durumlu bir sistem qubit olarak kullanılabilir. Buna örnek olarak da fotonların dikey-yatay polarizasyonları ve elektronların aşağı-yukarı spinleri verilebilir. Kuantum bilgisayarlar yapılırken genellikle iyon tuzakları, fotonlar, yarıiletkenler, süperiletkenler ve nötr atomlar kullanılır.

BİT VE QUBİT

Kuantum bilgisayarların şifre çözümleme konusunda klasik bilgisayarlara göre oldukça gelişmiş olacağı düşünülüyor. Klasik bilgisayarların kırması yıllar süren şifreleri haftalar hatta günler içinde kırabilecek olan kuantum bilgisayarları sosyal bir tehdit olarak görme olasılığı olsa da elbette bu soruna bir çözüm geliştirilecektir.

Kuantum bilişimi konusunda ileri gelen şirketlere örnek olarak IBM, Google, Microsoft ve Intel’i gösterebiliriz. Tabii ki böyle bir teknolojinin maliyeti düşük olmayacaktır. Ülkelere göre kuantum bilgisayarlarına yapılan harcamalar şu şekildedir;

Ülkelere göre kuantum bilişim alanında yapılan harcamalar

Her ne kadar kuantum bilgisayarlar klasik bilgisayarlarımızın yerini alamasa da bazı alanlardaki üstünlüğü göz ardı edilemeyecek derecededir. Örneğin kuantum bilgisayarlar sayesinde kompleks moleküller simüle edilerek insanların ve diğer canlıların DNA’sı ve protein yapısı daha detaylı incelenebilecek, böylelikle kimya ve tıp alanlarında çığır açıcı keşifler yapılabilecektir.

Daha verimli ilaçlar, daha kısa sürede üretilebilecektir. Kuantum bilgisayarların kanser, alzheimer gibi hastalıkların çözümü olabileceği de düşünülüyor. Fizik ve diğer bilim dalları için bilim insanlarına oldukça yardımı dokunacak bir teknoloji gibi görünüyor.

KAYNAK

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

https://www.economist.com/news/essays/21717782-quantum-technology-beginning-come-its-own

https://www.researchgate.net/publication/254705307_RICHARD_FEYNMAN_SIMULATING _PHYSICS_WITH_COMPUTERS

Tagged , , ,

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.