kuantum bilgisayarı

amerikan fizik topluluğu’nun son toplantısında kuantum bilgisayarı konusunda önemli gelişmeler yaşanmış, buyrun;

haber link

kuantum bilgisayarların, gelecekte normal bilgisayarların pabucunu dama atacağı söyleniyor.

sıradan bir işletim sistemiyle yada server işletim sistemleriyle çalışacağını tahmin etmediğim bir bilgisayar türevi, kullanım alanı nereler olur orası mechul ve tehlikeli.

kuantum fiziği esas alınarak geliştirilmiş bilgisayarlardır. klasik bilgisayarların kullandığı 0-1 şeklinde bitler yerine qubitler kullanır. tüketici elektroniğinde kullanılmayan bu bilgisayarlar nsa, askeriye, savunma ve araştırma gibi yüksek güvenlikli gizli kurumlarda kullanılmaktadır.

klasik bilgisayarlarda işlemler 1 ve 0 sayısal işlemlerinin sıraya koyulması ile yapılır ve buna bit denilir.
yani herhangi bir işlem ya 1 yada 0 olabilir. kuantum bilgisayarlarda ise qubit vardır. yani 1 aynı zamanda 0 olabilir.
bu da inanılmaz bir işlem gücü veriyor. yakın gelecekte büyük bir devrim yaşatacağı aşikar. google bile peşine düşmüş durumda.

en son 512 qubit gücünde stabil yapıldığı duyrulmuştu. şuan durumlar ne kadar net bilemiyorum. ancak bu bilgisayarların işlem güçleri ile inanılmaz bir çağa gireceğimiz apaçık ortada.

şuan geliştirilmesini dünyada sadece kanada'da D-Wave Systems yürütüyor.

http://www.dwavesys.com/

bir süre sonra ele ayağa düşecek bilgisayarlardır. yetişir biz de alırsak piyasaya sürülür ve evde de kullanılacak hal alırsa, o bilgisayar da sike sike mavi ekran hatası verecek. çaresi yok bu amına kodumun hatasının.

biz kullanmadıktan sonra bir işe yaramaz. neden? çünkü bilimsel bir teknoloji halk seviyesine inmedikten sonra asla yeterince gelişemez ki...

elektronikte karno haritalarında dont care durumu vardır.yani durum ne olursa olsun 1 veya 0 fark etmez. fakat bazı durumlarda bu çok olan dont care bitleri birleştiğinde yeni bir sonuç daha oluşturabilir. işte bu cihaz bu fikirle yola çıkılarak hazırlanmış bir cihazdır. Beklemedeyiz.

kuantum* fiziğinin yavaş yavaş anlaşılması durumunda ortaya çıkmış bilgisayardır. klasik bilgisayarlarda 1ve0 olarak yollanan bitler aynı anda hem 1 hem sıfır olabildiği için gerekli yerlerde tekrardan 0 yerine 1 yollamakla uğraşmayı 1i sıfır a çevirebilen bilgisayarlardır.

*ulan benim bilgisayar bile algılayamıyor kuantum kelimesini ve altında kırmızı çizgi çıkarıyor. ya kıskanıyor kuantum bilgisayarını yada kuantumdan gerçekten anlamıyor.

normal bilgisayarlar gibi 0 ve 1 qbit e bağlı kalmak yerine, kafasına göre istediği qbitte cirit atabilir.

icat edildiği iddia edilen ancak hala tartışmaları süren bilgisayar.

kuantum fiziği ilkelerini kullanacak şekilde dizayn edilmiş, normal bilgisayarların maksimum hesaplama kabiliyetinin, erişebilecekleri seviyenin çok üstlerine çıkarıldığı yapılara denir. Klasik bilgisayarlar bitlerden oluşan hafıza yapısına sahiptir. Her bit 1 veya 0 değerini alabilir. Kuantum bilgisayarları ise kübit*lerden oluşan seriler içerir. Tek bir qubit 1, 0 veya bu ikisi arasındaki (kuantum çakışması) bir değeri alabilir. Fiber optik bağlantılardaki gibi, kuantum bilgisayarlarının tüm işlemi ışık hızı sınırında tamamlayabilmesi olasıdır. Bazı otoriteler pratikte başarılı bir kuantum bilgisayarının dünyanın finansal sisteminin, şimdiki bilgisayarların çözmeyi asla başaramayacakları büyüklükteki sayılardan oluşan şifreleme sistemlerini aşarak çökerteceğinden endişe etmektedir. tabii ki projesi hayata geçiriline kadar bir kuantum bilgisayarının tam olarak ne gibi avantaj ve dezavantajlarının olduğunu kimse tam olarak bilemeyecektir.

her ne kadar biz "kuantum bilgisayari" desek de aslinda kuantum olan bilgisayarin kendisi degil, işlemcisidir ve buradaki teknolojide kuantum mekaniği temel olarak ele alinmistir.

örnegin asagidaki resimdeki görünen D-Wave 2000Q islemcisi bir kuantum islemcisidir.
görsel

normal bilgisayarlar gibi klasik fizik yasalarina göre calismazlar, temel olarak kuantum mekaniksel durumlara göre calisirlar. Durumlarin islemleri kuantum mekaniksel prensiplere göre yapilir. Bunun icin ilk önce süperpozisyon prensibi yani kuantum mekaniksel uyumluluk, uyumluluk etkileri örnegin; (bkz: Holografi) ve bunun icindeki uyumsuz optik gibi ve ikincisi de kuantum dolanıklık önemlidir.

Böyle bir bilgisayari yapmak icin fiziksel kisitlamalar göz önünde bulundurulmalidir. (bkz: Termodinamik)

Klasik bilgisayarlada bilgiler bit olarak olusturulur. bu da fiziksel olarak elektriksel potansiyel sayesinde gerceklestirilir. Bu potensiyel belirli bir seviyenin ya altindadir yada üstündedir.
Örnegin; lambanin yanmasi icin elektrik verilir ve bu 1 durumunu ifade eder. Lamba kapatildiginda elektrik yoktur ve bu 0´i ifade eder.

Bir kuantum bilgisayarinda da bilgiler ikili sistem ile gerceklestirilir.
Fakat; burada fiziksel bir sistemin iki boyutlu kompleks bir yerde kuantum mekanikte olursturdugu durumu kullanilir *.
Dirac Notation´a göre kuantum durumu bir kuantum durum vektörü ile temsil edilir. Bunladan birisi |0> ve digeri de |1>´dir. Bu kuantum mekaniksel iki seviye sistemi bir elektronun spinvektörünün yukarida veya asagida oldugunu ifade edebilir. Bazi uygulamalarda atomun veya moleküllerin enerji seviyesini yada halka seklindeki süper iletkenlerde elektrik akımınin yönünü ifade edebiliyor. Genelde fiziksel sistemin Hilbert uzayında sadece iki durum seciliyor. Örnegin; yakalanan bir iyonun en düsük iki enerji seviyesi. Iste buradaki iki durum sistemine qubit deniliyor.
görsel

Bu vektörlerin bir diger özelligi ise; diger durumlarin girişimi olabilmesi olasiligina sahip olmasi. Buna da süperpozisyon denilmekte. Bu durumda bir qubit |0> yada |1> olmak zorunda degildir. Daha cok bir qubitin bir iki boyutlu kompleks bir oda da alacagi durum gösterilir.
görsel

teorik arastirmalara göre bu etkileri kullanarak bazi problemlerde örnegin; büyük veri bankalarinda aramalar yaparken, yada büyük sayilari faktörlerken (bkz: shor algoritması) klasik bilgisayarlara göre daha verimli islemler gerceklestirilebilinir.

Laboratuvar ortaminda bazi kuantum bilgisayari konseptleri yapildi ve denendi. Bu deneylerde az miktarlarda qubit gerceklestirilebilindi. 2020 yilinin baslarinda rekor 50-70 qubit civarindaydi. Qubit sayisinin yani sira burada önemli olan bir nokta ise islem ve okuma esnasinda qubitlerin sürdürülebilirligi dahilindeki hata oraninin düsüklügü. yani islem ve okumayi gerceklestirirken; qubitlerin sabit kalmasi durumu.

2018 yilindan beri dünya capindaki bircok ülke, arge gruplari, üniversiteler, teknoloji ve bilgisayar firmalari kuantum bilgisayari üzerinde yogunlasmis durumdalar ve bunun icin oldukca yüksek miktarda yatirimlar gerceklestiriyorlar. özellikle teknolojide lider konumda olan ülkeler, 2020 yili ekonomik krizi sebebiyle milyarlarca dolar yatirim gerceklestireceklerini acikladilar.

peki bu bilgisayarlari nerelerde kullanabiliriz?
- lojistik ve ekonomik alanlarda optimizasyon görevleri icin
- simülasyonlarda örnegin; yeni kimyasal maddeler kesfetmek icin, biyoteknolojide, tip alanlarinda, enerji sektöründe vs. vs.
- kriptografi

Sanayide aynısını yaparlar onun çok da şeetmeyin.