Gelecek yıllara damgasını vuracağı tahmin edilen, en ileri teknolojiye haiz bilgisayarların bile günümüzde çözemediği problemleri çözüme ulaştıracağı iddia edilen kuantum hesaplamaya dair tüm bilgileri bu yazımızda ele aldık.
Kuantum Bilgisayarlar
Kuantum hesaplama nedir, {nasıl} yapılır benzer biçimde mevzulara değinmeden ilkin kuantum bilgisayarlardan bahsetmemiz gerekiyor. Özetlemek gerekirse, kuantum hesaplamaları meydana getiren bilgisayarlar olarak malum kuantum bilgisayarların, günümüzde süper bilgisayarların bile çözemediği problemlerin çözümünde yeni bir sayfa açması planlanıyor.
Kuantum bilgisayarlarda, kuantum mekaniğinde kullanılan matematiksel model kullanılıyor. Bu sayede klasik bilgisayarlara bakılırsa oldukça daha süratli bir halde hesap yapılabiliyor. Mevcut bilgisayarlar, veriyi 0 ve 1 şeklindeki ikili durumlarda depolayan tekil bitleri işliyor. Kuantum bilgisayarlar ise veri işlemek için kuantal fenomenlerden yararlanıyor. Bunu da kuantum bit ve kübitleri ile yapıyorlar.
Hesap gücünün yanı sıra kuantum bilgisayarlar, doğada kuantum mekanikleri tarafınca etkilenen problemleri gene kuantum mekanikleri kullanarak daha doğru bir halde çözümlenmesini sağlayabiliyor. Bu duruma en iyi örnek olarak kuantum bilgisayarların medikal alanlardaki kullanımları gösterilebilir. Mesela ilaç üretimi sürecinde kullanılan simülasyonların, kuantum bilgisayarlar ile hazırlanması; içinde kuantum mekaniklerinin işlemekte olduğu protein ve moleküllerin, oldukça daha gerçekçi bir yaklaşım ile simüle edilmesine olanak tanıyabiliyor.
İlginizi Çekebilir: RAID {Nasıl} Yapılır? RAID Türleri Nedir?
Kuantum Hesaplama
Özetlemek gerekirse tanımlamak gerekirse kuantum hesaplama, mekaniksel ilkelere dayanan bir hesaplama türü olarak ifade ediliyor. Kuantum data biliminin bir alt dalı olan kuantum hesaplamanın gelecek yıllarda oldukça etkili olacağı iddia ediliyor. O şekilde ki son yıllarda dünya çapındaki büyük kuruluşların kuantum hesaplama çalışmalarına yatırım yapmış olduğu biliniyor. Mesela Google, IBM ve Nasa benzer biçimde dev adlar bu alanda yatırım yaptıklarını ifade etmişlerdir.
Kuantum hesaplamanın gelecek yıllarda her türlü alanda büyük bir tesir oluşturacağı tahmin ediliyor. Mesela yeni ilaç yapımı, hastalıkların teşhisi, zor virüslerin çözülmesi benzer biçimde başta sıhhat sektöründe büyük gelişmeler yaşanacağı ileri sürülüyor. Hava olaylarının ve iklim değişikliklerinin tahmin edilmesi mevzularında da kuantum hesaplama ile büyük ilerlemeler yaşanacağı iddia edilen gelişmeler içinde içeriyor.
Bilhassa NASA’nın dünyanın en büyük kuantum bilgisayarlarından birinin ortak sahibi olması, havacılık ve uzay alanında da oldukça yarar sağlayacak gelişmelerin yaşanacağını düşündürüyor. O şekilde ki Nasa’nın, kuantum hesaplamanın uzayın keşfine yardım edebileceği birden oldukça yöntemi şimdiden belirlemiş durumda olduğu biliniyor.
Öte taraftan meydana getirilen emek harcamalar ve elde edilmiş deneyimlere bakılırsa kuantum hesaplama, klasik hesaplama şekillerinin yerini tamamen alamayacak. Bunun yerine, kuantum bilgisayarlar, klasik bilgisayarlara tamamlayıcı bir teknoloji olacak. Uygulamalarda veri bütünlüğü için ön hazırlıklar klasik bilgisayarlarda yapıldıktan sonrasında kuantum bilgisayarlar devreye girerek hibrit çözüm oluşacak. Hibrit çözümünün avantaj sağlayacağı öngörüsü kabulü her geçen gün yaygınlaşmaya devam ediyor.
Kuantum Hesaplama {Nasıl} Yapılır?
Kuantum hesaplamada, hesaplamaları gerçekleştirmek için süperpozisyon ve dolanma benzer biçimde kuantum mekaniği kullanılıyor. Hesaplama yapılırken ilk aşama, kuantum bitleri yada kübitlerdir. Qubit’ler, kuantum bilgisayarda tek atomların, atom altı parçacıkların yada süper iletken elektrik devrelerinin kuantum mekaniği özellikleri kullanılarak oluşturuluyor. Qubit’ler, kübitlerin 1 yada 0 kuantum durumunda olabileceği için günümüzdeki klasik bilgisayarlar tarafınca kullanılan bitlere benzer durumdadır. Kübitlerin, klasik bilgisayarlardan farkı ise bununla birlikte 1 ve 0 durumlarının üst üste binmesi ihtimalinin olmasıdır. Bu da kübitlerin aynı anda hem 1 hem de 0’ı temsil edebileceği anlamına geliyor.
Kübitler üst üste ulaştığında, iki kuantum durumu birbirine ekleniyor ve başka bir kuantum haliyle sonuçlanıyor. İşte tam da bu aşamada karşımıza ” süperpozisyon” terimi çıkıyor. Kısa bir halde özetlemek gerekirse süperpozisyon, birden fazla hesaplamanın aynı anda işlendiği anlamına geliyor. Bu şekilde iki kübit aynı anda dört sayıyı temsil edebiliyor.
Düzgüsel bilgisayarlarda, bitler yalnızca 1 yada 0 olmak suretiyle iki ihtimaller içinde durumdan birinde işleniyor. Hem de hesaplamalar da birer birer işleniyor. Kuantum bilgisayarlar ise kübitleri işlemek için “dolanıklığı” da kullanıyor. Bir kübit dolandığında, bu kübitin durumu başka bir kübitin durumuna bağlıdır. Böylece bir kübit, gözlemlenmemiş çiftinin durumunu da ortaya çıkarıyor.
Tüm bu hesaplama aşamalarının yanı sıra kübit oluşturmanın zor bir fiil bulunduğunu belirtmek gerekiyor. Bir kübit sağlanmak isteniyorsa kesinlikle donmuş bir ortama gereksinim vardır. Kübit oluştururken kullanılan süper iletken malzemeler soğutulmalıdır. Ek olarak hesaplamada oluşabilecek hataları minimum seviyeye indirmek için kübitlerin arka plan gürültüsünden korunması gerekiyor.
