Kuantum Bilgisayar Nedir?

Kuantum Bilgisayar, kuantum mekaniği yasalarına dayanarak işlem yapan süper bilgisayarlardır. Geleneksel, yani günlük hayatımızda kullandığımız bilgisayarların işlemlerini uzun işlem blokları yani bitler ile yapar. 1 ler ve 0 lar kavramlarını oldukça duyuyoruz, fakat 1 ve 0 kavramı sadece geleneksel bilgisayalarımız için geçerli durumda. Kuantum bilgisayarlar ise kuantum bitleri ya da qubitleri kullanır. Qubitleri bitlerden ayıran özellik ise, 1 ve 0 lar gibi ayırt edilebilir kuantum hallerinin kullanılmasıdır. Bu işlem gerçekleştirilirken; “superposition” ve “entanglement.” yani süperpozisyon ve kuantum dolaşıklık fenomenleri işlemlerin temelini oluşturur.

kuantum bilgisayar, Kuantum Bilgisayar Nedir?

Qubit Nedir?

Bir kübit ile klasik bit arasında birkaç benzerlik vardır, ancak genel olarak farklıdır. Bir bit gibi, bir kübit iki olası değerler normalde bir 0 veya 1 bit olabilir. Aradaki fark bir bit 0 ya da 1 “olmalı”, bir kübit “olabilir” dir. 0, 1, ya da her ikisinin kuantum süperpozisyonu üst üste olmasıdır. Bu bir temel matematiksel ifadedir. ( 1 in karekökü) + ( 1 in karekökü) normalde sadece 2 çözümü vardır; 1 +1 ve + -1 -1 olması için düşünülür, ama 0 da bir çözüm ( -1 + 1 ) ve ( + 1 -1 ) edilmektedir. Bu karekök ^ 1 ( 1/2 ) ya da 1 ^ ( 1/32 ), örnek için olan birimin kökleri ve daha sonra kare alma ile dalga fonksiyonu çöken her karekök ile aynı denklemi genişletmektedir.

kuantum bilgisayar, Kuantum Bilgisayar Nedir?

Kuantum Operasyonlar

Kuantum bilgisayar teorik olarak 2 üzeri n olasılığa sahiptir. Kısacası 32 kübitlik bir kuantum bilgisayar 4.3Gbit işlem kapasitesine sahiptir, bu sisteme 10 tane daha kübit ekleyerek işlem kapasitesini 2 üstü 42 yani, 4.4Tbit işlem kapasitesine çıkabiliyor. Bu derece artmasının sebebi, üstel yani “exponential” olarak artmasıdır. Klasik görüşe göre, bir girdinin değeri 1 (yani bu durumda olma olasılığı% 100’dür) ve diğer tüm girdiler sıfır olacaktır. Kuantum mekaniğinde, olasılık vektörleri yoğunluk operatörlerine genelleştirilir. Bu, kuantum mantık kapıları için teknik olarak  matematiksel temeldir, ancak kavramsal olarak daha basit olduğu için genellikle ilk kuantum durum vektörü formalizmi tanıtılır. Bu makale basitlik için kuantum durum vektörü formalizmine odaklanmaktadır.

Süperpozisyon ve Dolaşıklık

Süperpozisyon ve dolaşıklık kavramlarını günlük hayatlarımızda pek duymayız. Fakat boyutlarımızı biraz küçültüp, atom, elektron, foton boyutlarını görebilirsek bu kavramların ne olduğunun farkına varabililiriz.

Süperpozisyon

Süperpozisyon aslında bir kuantum sistemin aynı anda birden fazla durumda olabilme yeteneğidir yani, bir şey aynı anda “burada” ve “orada” veya “yukarı” ve “aşağı” olabilir.

Dolaşıklık

Dolaşıklık, kuantum parçacıkları arasında var olan son derece güçlü bir ilişkidir – aslında, o kadar güçlü ki, iki veya daha fazla kuantum parçacığı, büyük mesafelerle ayrılmış olsa bile, mükemmel bir uyum içinde ayrılmaz bir şekilde bağlıdır. Parçacıklar o kadar içten bağlantılıdır ki, evrenin karşıt uçlarına yerleştirildiğinde bile anlık, mükemmel bir birlik içinde “dans ettikleri” söylenebilir. Bu imkansız görünen bağlantı, Einstein’a, dolanıklığı “uzaktan ürkütücü eylem” olarak tanımlaması için ilham verdi.

Kuantum Bilgisayarlar, Normal Bilgisayarın Yapamadığı Neyi Yapabilir?

Kuantum bilgisayarlar, mevcut bilgisayarlardan tamamen farklı prensiplerle çalışırlar, bu da onları çok büyük asal sayılar bulmak gibi belirli matematiksel problemleri çözmek için çok uygun hale getirir. Kriptografide asal sayılar çok önemli olduğundan, kuantum bilgisayarların çevrimiçi bilgilerimizi güvende tutan birçok sistemi hızlı bir şekilde çözme olasılığı yüksektir. Bu riskler nedeniyle, araştırmacılar zaten kuantum korsanlığına karşı dayanıklı bir teknoloji geliştirmeye çalışıyorlar ve bunun tersine, kuantum tabanlı kriptografik sistemlerin geleneksel analoglarından çok daha güvenli olmasını mümkün hale getiriyorlar. Araştırmacılar ayrıca, geleneksel süper bilgisayarların hiç de iyi olmadığı bir görev olan karmaşık kimyasal reaksiyonları modellemek için kuantum bilgisayarları kullanma olasılığı konusunda heyecan duyuyorlar. Temmuz 2016’da Google mühendisleri, bir hidrojen molekülünü ilk kez simüle etmek için bir kuantum cihazı kullandılar. IBM ise 2016’dan sonra ilk defa daha karmaşık moleküllerin davranışını modellemeyi başardı. Sonunda, araştırmacılar tıpta kullanım için tamamen yeni moleküller tasarlamak için kuantum simülasyonlarını kullanabilecekleri kanısına varmış oldular. Kuantum kimyacıları ise yapay amonyak üretmek için kullanılan Haber-Bosch yöntemini modellemeye çalışıyor, bu modellemeden sonra süreci daha verimli hale getirmenin ve yeni yollar keşfedebileceklerini umuyorlar.

Bu teknoloji sayesinde insanoğlu birçok yeni adım attı ve daha çok adım atacağını düşünüyor.Tıpkı klasik bilgisayarların bir zamanlar aramıza girdiği gibi.Bakalım kuantum bilgisayarlarının da hayatımızdaki yeri de ne olacak.