Kuantum Bilgisayar Nedir? Qubit ve Quantum Computing

Kuantum Bilgisayar Nedir? Qubit ve Quantum Computing

Birkaç yüzyıldan beri hayatımızda yer edinen kuantum fiziği, bilgisayar alanındaki gelişmelerin ardından bilgisayar teknolojilerinde de kullanılmaya başlayarak kuantum bilgisayarı kavramını hayatımıza soktu. Alışılageldik bilgisayarlarlardan birçok yönüyle farklılaşan kuantum bilgisayarlar, çözülmesi zor matematiksel problemleri normal bilgisayarlardan çok daha hızlı çözebilme yeteneğine sahipse de basit uygulamaların çalıştırılmasında normal bilgisayarlara göre yetersiz kalmaktadır. Peki kuantum bilgisayarlar nedir, kuantum fiziğiyle ilişkisi nedir, hangi uygulama alanlarına sahiptir?

Kuantum Bilgisayarı Tanımı

Kuantum bilgisayarı(quantum computer), veri üzerinde işlem yapmak için kuantum mekaniği yöntemlerini kullanan karmaşık, hassas ve kaba bir bilgisayardır.
Kuantum bilgisayarının detaylarına inebilmemiz için kuantum mekaniğine dair bir bilgimizin olması açık kapıları kapatmak adına iyi olacaktır.

Klasik Fizik Nedir?

Newton fiziği olarak da bilinen klasik fizik, atomdan görece büyük ve ışık hızından düşük hızda hareket eden cisimlerin temel hareket yasalarına dayanan fizik bilimidir. Klasik fizik; cisimlerin yatay veya düşey hareketi, gezegenlerin konum değişiklikleri, genel termodinamik kanunları gibi gözlemsel konuları açıklayabilmektedir.

Kuantum Mekaniği/Fiziği Nedir?

Kuantum mekaniği ya da kuantum fiziği, maddelerin proton, nötron, elektron gibi kuarklardan oluşan atom altı parçacıklar seviyesindeki enerji etkileşimlerini inceleyen fizik dalıdır.
Kuantum fiziği, astronomik olayların da dahil olduğu gözle görülür enerjiyi ve maddeyi açıklayan klasik fiziğin yetersiz kalması sonucu hayatımıza girmeye başlamıştır.

Kuantum Fiziği Uygulama Alanları

Kuantum fiziği; akışkanların durumunu ve hareketlerini açıklayan akışkanlar mekaniği; elektirik yüklü parçaklıklar arasındaki etkileşimi açıklayan elektromanyetizma; ışık hareketlerini, özelliklerini ve diğer maddelerle ilişkisini inceleyen optik; ısı, iş, sıcaklık ve aralarındaki ilişkiyle ilgilenen termodinamik, kuantum mekaniği, klasik mekanik, istatistiksel mekanik ve kimyasal kinetik alanlarında uygulama alanlarına sahiptir.

Kuantum Bilgisayar Nedir?

Kuantum bilgisayar, normal bilgisayar için oldukça karmaşık matematiksel problemleri, kuantum mekaniğinin ilkelerine dayanarak çözen sıcağa karşı hassas ve kırılgan, kabaca bir bilgisayardır.
Kuantum bilgisayarlar, kuantum mekaniğindeki süperpozisyon ve dolanıklık ilkelerini temel alır. Bundan dolayı günümüz bilgisayarları tarafından çözülmesi günler, aylar alabilecek işlemleri kat kat hızlı şekilde gerçekleştirebilir. Kuantum bilgisayarlar, işlemlerin birçoğunu normal bilgisayarlardan hızlı şekilde gerçekleştirebiliyor olsa da birçok işlemin tamamlanmasında günümüz şartlarında yetersiz kalmaktadır.
Bir kuantum bilgisayarı; makine öğrenimi, şifreleme yöntemlerinin çözülmesi veya güçlendirilmesi, karmaşık veri analizi gibi konularda normal bilgisayara göre çok daha iyi işler çıkarabilmektedir. Bir normal bilgisayarsa; internet tarayıcısını açma, video/müzik oynatma, çeşitli uygulamaları açma gibi konularda kuantum bilgisayarlarından kat kat iyi sonuçlar vermektedir. Özetle, kuantum bilgisayarlar normal bilgisayarların tıkandığı işlemlerde, kuantum fiziğinin öğretilerini kullanarak zaman ve güç tasarrufu sağlamak amacıyla kullanılmaya başlamıştır.

Kuantum Bilgisayarlar Nasıl Çalışır?

Kuantum bilgisayarlar, normal bilgisayarlardaki 0 ve 1 bitlerine benzer olan kuantum bitlerini yani Qubitleri kullanarak işlemleri gerçekleştirir. Qubitler, sıcağa karşı hassas ve kırılgan olduklarından dolayı depoladıkları verileri işlemler tamamlanmadan kaybedebilme riskine sahiptir. Bu yüzden gerekli şartların düzenli olarak sağlanması gerekmektedir.
Kuantum bilgisayarlarda, süper iletkenleri olabildiğince soğutmak için süper akışkanlar kullanılmaktadır. Soğutulmuş bir süper iletkense mutlak sıfırın yaklaşık yüzde bir Santigrat derecenin üzerinde sıcaklığa sahiptir.
Ayrıca süper iletken qubitlere gönderilen fotonlarla qubitlerin davranışları kontrol edilebilmekte ve böylelikle veri okuma, yazma, depolama, değiştirme gibi işlemler yapılabilmektedir.
Süper iletken qubit ibm

Qubitler, çok sayıda qubitin oluşturulması ve birbirleriyle bağlanması sonucu çeşitli süperpozisyonlarda bulunabilirler. Böylelikle çok daha kullanışlı hale gelirler. Qubitler, kendi başlarına kullanışlı değillerdir.
Kuantum bilgisayar teknolojisinde 100 qubit işleyici sınırı yeni aşılmışken bu teknolojinin kat etmesi gereken daha çok yol vardır. İlk bilgisayarların da benzer süreçlerden geçtiğini düşündüğümüzde kuantum bilgisayarların yanımızda taşınabilecek boyutlara ve formlara indirgenmesi, hayatımızın bir parçası olması imkansız görünmüyor. Sadece zamana ihtiyacımız var.

Kaynaklar

Ömer Faruk Coşkun - ÖFC'

Ömer Faruk Coşkun

İstanbul Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği öğrencisiyim. Araştırmayı ve öğrenmeyi aynı zamanda öğrendiklerimi paylaşmayı seviyorum.

Görüşünü Paylaş!

Aklından geçenleri bizimle paylaşmaktan çekinme.

Bugün gönderebileceğiniz kadar yorum gönderdiniz.
Birkaç dakika sonrasında tekrar mesaj gönderebilirsiniz.
Gün içerisinde gönderbileceğiniz yorum sayısı bu kadar.
Yorumunuz başarılı şekilde iletilmiştir. Onaylandıktan sonra herkese açık olarak gösterilecektir.

Yorumlar