Sosyal Medya Uzmanı Deniz Unay
Kuantum bilgisayarların tam olarak anlaşılabilmesi için öncelikle klasik bilgisayarların çalışma prensiplerinin incelenmesi yerinde olacaktır. Bilindiği üzere klasik bilgisayar 0 ve 1’lerden oluşan verileri depolarlar. Bu sayıların işlenmesi ile bilgisayar üzerinden yapılan tüm işlemler gerçekleşir. Bu rakamların bulunduğu her bir birim ‘’bit’’ olarak ifade edilir. Kuantum bilgisayarlarda ise bit olarak tabir edilen bu sayılar kullanılmaz. Bunun yerine ‘’kübit’’ adı verilen farklı bir sistem kullanılmaktadır. En basit haliyle günümüzde kullanılan klasik bilgisayarlar bitlerden oluşurken, kuantum bilgisayar bellek birimi için kübit adı verilen birimleri kullanmaktadır. Kuantum mekaniğinde iki durumlu sisteme göre işleyen bu bilgisayarlar, kuantum teorisinde ifade edildiği gibi iki ayrı durumun bir parçacık için aynı anda geçerli olmasını ifade eder.
ÇALIŞMA PRENSİPLERİ
Kuantum bilgisayarlar kısaca, kuantum fiziği temeline dayalı olarak bilgisayar işlemlerini gerçekleştiren ve bu sayede klasik bilgisayarların erişemeyeceği işlem gücüne ulaşılmasını varsayan sistem olarak tanımlanmaktadır. Kuantum süperpozisyonuna ve dolanıklığına dayanan sistem ile bu bilgisayarların çalışma prensibine sahip olduğu ifade edilmektedir. Konu hakkında ünlü teorisyenlerden biri olan David Di Vincenzo tarafından kaleme alınan bir makalede kuantum bilgisayarlarının faaliyete geçmesi için 5 temel faktörün birden bir araya gelmesi gerektiği belirtilmiştir. Aynı anda pek çok ayrı soru için potansiyel milyarlarca ihtimali hesaplamaya yarayan bu bilgisayarların geleceğin teknolojisi olarak kullanılacağı öngörülüyor. Çalışma prensibinin tam olarak anlaşılabilmesi için klasik bilgisayarlar ile karşılaştırılması oldukça yararlıdır. Bir devre üzerine elektrik akımı verilerek açılıp kapanan klasik bilgisayarlar, bit olarak tanımlanan 0 ve 1 kodlarının bir araya gelmesiyle bilgisayarın temelini oluşturmaktadır. Kuantum bilgisayarlarda ise klasik bilgisayarlardan farklı olarak elektrik akımına bağlı olarak sistem çalışmıyor. Atom altı parçacıklarla elektron ve proton sistemlerinin fiziksel özelliklerine dayanan bu bilgisayarlar, klasik bilgisayarlar nazaran daha küçük alanda ve daha büyük bir hızla işlem yapabiliyorlar. Kuantum mekaniği ilkelerine göre çalışan kuantum bilgisayarı, klasik bilgisayarlarda olduğu gibi akımın var olup olmaması gibi basit ve kesin tanımlamalara sahip olmadığı için birçok farklı boyutu ile ele alınması gerekmektedir. Bu parçacıklar birden çok genliğe sahip olacağı için bağlantılı veya karşıt durumda da olabilirler.
BAŞLICA ÖZELLİKLERİ
Kuantum bilgisayarları klasik bilgisayarlardan ayıran temel özellik bitler yerine kübitlerden oluşmasıdır. Bitler 1 veya 0 değeri alırken tek bir kübit 1 veya 0 ya da bu ikisi arasında herhangi bir değeri alabilir. Diğer yandan kuantum bilgisayarları klasik elektriksel devre akımının kullanımı ile yaşanan gecikmelerden arındırılmış olarak ışık hızı sınırlarına yakın bir şekilde çalışma prensibine sahiptir. Bu sayede büyük veriler kısa sürede işlenebilir ve işlem süresi de son derece kısaltılabilir hale gelmiştir. Kuantum bilgisayar fikrinin doğumunda etkili olan Paul Beniof ve Max Planck, 1981 yılında enerjinin devamlı olmadan kesikli değerlerde yer alan enerji kuantlarıyla salındığı fikrinin teoriye dönüştürülmesiyle ortaya çıktı. Benzer şekilde kuantum fiziğinde yaşanan tüm yeni gelişmeler günlük hayatta kuantum bilgisayarların kullanım fikrinin gelişmesine ve yaygınlaşmasına neden olan önemli bir faktör olarak tanımlandı. Kuantum teorisinin temel ilkelerini amaç edinerek üretilen bilgisayarın günümüzde bilinen anlamıyla bilgisayarların aksine daha zor ve büyük işlemleri tek başında ve kısa sürede yapmasıyla ön plana çıkıyor.
“KUANTUM ÜSTÜNLÜĞÜ” KAVRAMI NEDİR?
Kuantum bilgisayarlarının işleyişinin daha kolay kavranabilmesi için kuantum üstünlüğü kavramının anlaşılması oldukça önemlidir. İlk olarak CalTech profesörlerinden John Preskill tarafından ortaya atılan bir kavram olan kuantum üstünlüğü, bilinen bilgisayarların çözemediği bir sorunun kuantum bilgisayar tarafından çözülmesi ile tanımlanabilir. En basit şekliyle pratikte normal bir bilgisayar tarafından çözülemeyecek problemin kuantum bilgisayar tarafından çözülmesi bu üstünlüğün ortaya çıkmasını sağlar. Konu hakkında yapılan tartışmalarda ise bilgisayar ile çözümü binlerce yılda gerçekleştirilecek bir problemin temelde çözümünün mümkün olmadığı ifade edilmiştir. Bu durumda kuantum üstünlüğünden söz edilmesinin mümkün olmayacağı ifade ediliyor. Yine de tüm yönleriyle kuantum bilgisayarlar geleceğin en önemli teknolojileri arasında sayılabilir. Günümüzde emekleme aşamasında olan bu bilgisayarların kısa bir süre sonra hayati öneme sahip birçok farkı yerde kullanımı mümkün hale gelecek. Özellikle bilim alanında kullanımı yeni bir çağın başlangıcı olarak ifade edilebilir.
TEKNOLOJİDEKİ SON GELİŞMELER
Kuantum bilgisayar kavramının kısa süre önce yeniden gündeme gelmesinde özellikle Google tarafından yapılan açıklama büyük heyecan yaratmıştır. Dünyanın önde gelen teknoloji devlerinden ABD’li Google firması, geçtiğimiz dönemde günümüzde en hızlı bilgisayarın 10 bin yılda gerçekleştireceği işlemleri 200 saniye gibi kısa bir sürede bitiren bir bilgisayar ürettiklerini duyurmuştu. Kuantum üstünlüğüne sahip olan bu bilgisayarın problem çözmede kullanımını bir devrim niteliği taşıdığı ifade ediliyor. Prototip olarak üretilen bu bilgisayar olması nedeniyle sadece 54 kubitle çalıştığı belirtildi. Genel amaçlı olarak kuantum bilgisayarının kullanılması için bilgisayarın 1 milyon kubite sahip olması gerektiği ifade edilmiştir. Bu yönüyle bilim ve teknoloji dünyasında bu gelişme devrim niteliğinde olsa bile henüz bu konudaki çalışmaların başlangıç aşamasında olduğu ifade ediliyor.
KULLANIM AMACI VE ALANLARI
Dünya genelinde henüz yeni bir teknoloji olarak tanımlanan kuantum bilgisayarlar özellikle belirli optimizasyon sorunlarının kolaylaştırılmasını sağlayacağı ifade ediliyor. Bilim insanları tarafında yapılan değerlendirmelere göre, klasik bilgisayarlar tarafından her adımda farklı bir seçeneğin denenmesi uzun vakit alırken kuantum bilgisayar ile olası tüm yolların tamamı aynı anda hesaplanabilecek. Henüz kullanımı ve üretimi konusunda başlangıç aşamasında olan bu bilgisayarlar aynı anda birçok ihtimali çok daha kısa sürede hesaplayarak kullanıcılara sunuyor. Evren simülasyonları, sanal dünya mimarileri, uzay ve bilinmeyen dünyalar hakkında verilerin işlenmesi gibi pek çok konuda kuantum bilgisayarların kullanımı öngörülmektedir. Günümüzde D – Wave Systems adlı bir şirket tarafından geliştirilen dünyanın en büyük kuantum bilgisayarı bilim çevreleri tarafından yakından takip ediliyor. NASA ve Google gibi dünya devi firmalar tarafından kuantum bilgisayar konusunda söz konusu firma için 10 milyon doların üzerinde harcama yapıldığı ifade ediliyor. Bilgisayarın kullanılmaya başlamasıyla Google tarafından yapay zeka ve çok daha hızlı web aramaları konusunda tam optimizasyon sağlanacak. Nasa ise yine kuantum bilgisayarla gelişmiş görev planlaması, hava trafik kontrolleri ve örüntü tanıma gibi pek çok farkı sistem için kullanacak. Konuya ilişkin yapılan ilk çalışmalara göre kuantum bilgisayarları teoride klasik bilgisayarlardan yaklaşık olarak 10 katı kadar daha hızlı çalıştığı tespit edilmiş olsa da pratikte şuan için üretilen kuantum bilgisayarlarının 100 kat daha yavaş çalıştıkları belirlenmiştir. Milyarlarca ihtimali aynı anda hesaplamak için kullanılması mümkün olan kuantum bilgisayarların aynı zamanda evren simülasyonlarını çalıştırabileceği ve evreni hem de uzayı anlamada insanlık için büyük katkı sağlayacağı düşünülüyor.
