Kuantum Bilgisayarı ve Quantum Computing Nedir?

Kuantum bilgisayarı (quantum computers) sayesinde bilimde devasa gelişmelerin yapılacağı düşünülmektedir. Hastalıkların erken teşhisi için makine öğrenmesinden, daha verimli cihazların üretilmesine ve emeklilikte hayat kalitesine yönelik finansal stratejilerin belirlenmesi ve uygun yönlendirmenin yapılmasına kadar birçok alanda algoritmalar geliştirilmesi beklenmektedir.

Mevcut bilgisayarlarımız ile klasik hesaplamaları yapabilsek ve problemleri her ne kadar çözebiliyor olsak da günümüz teknolojisiyle çözülemeyecek derecede hesaplamalar ve problemler yaşanmaktadır. Mesela üç yüz bin basamaklı bir sayının asal çarpanlarını hesaplayabilmekte oldukça zorlanılmaktadır. İşte bu gibi problemlerin üstesinden gelebilmek amacıyla yeni bir teknolojiye, yeni bir hesaplama aracına, yeni bir bilgisayara gerek duyulmaktadır. Bu amaçlar doğrultusunda Quantum Computers ( Kuantum Bilgisayarı ) geliştirilmeye başlanmıştır.

Yeni yeni geliştirilen ve daha sayısı normal bilgisayarlar ile kıyaslanamayacak kadar az olan kuantum bilgisayarlar sayesinde; karmaşık sorunların çözümü, hastalık tespiti, hile tespiti, enerji verimi gibi makine öğrenme algoritmalarını çalıştırma ve eğitme amacıyla, kimyada yeni ve karmaşık simülasyon uygulamaları geliştirmek amacıyla, finansal verim ve risklerin hesaplanması gibi problemlerin daha kolay, daha pratik ve daha hızlı çözümün yapılması hedeflenmektedir. Yani kuantum bilgisayarlar aslında çok büyük algoritmalar geliştirebilen, milyonlarca olasılığı kısa sürede ve çok büyük bir hızla geliştirip bunların verisini tutabilen, ilk bilgisayar ENIAC kadar bir oda kadar büyük boyutta olmasa da, bir dolap boyutunda devasa işlem gücü olan bilgisayarlardır.

Bu teknolojinin ilk kullanımının ise kimya alanında olması beklenmektedir. Kafein gibi basit molekülerin dahi moleküldeki kuantum durumlarının sayısı önemli boyutlarda büyük olabilir. Öyle ki günümüz teknolojisi bilgisayarlarının belleği bunu kaldıracak güçte değildir. Örnek olarak aşağıdaki videoyu izleyebilirisniz.

Peki kuantum bilgisayarı nasıl çalışır ve bu hesaplamanın temelleri nelerdir?

Günümüz teknolojisi ve bilişim sistemleri, bilgiyi depolama ve değiştirme amacıyla temel bir teknik kullanmaktadır. Geleneksel bilgisayarlar, bilgiyi 1’ler ve 0’lar olarak saklayan bitleri değiştirmektedir. Kuantum bilgisayarlar ise bilgiyi manipüle için kuantum mekanik olaylarından yararlanarak, kuantum bitlerine veya qubitlere güvenmektedir. Örnek olarak aşağıdaki videoyu izleyebilirisniz.

Günümüzde 0 ve 1’ler ile çalışarak sakladığı bilgilerin byte olarak ifade edildiği bilgisayarların aksine, kuantum bilgisayarlar qubit verilerini kullanarak sadece 1 ve 0’lar ile değil, daha fazla ihtimal ile çalışan, daha fazla kombinasyon kurabilen bilgisayarlardır. Kısacası kuantum bilgisayarlar sayesinde verilen komutlar ve alınan kararlar, olasılıkların artması ve daha iyi hesaplanması sayesinde çeşitlenmektedir.

Kuantum bilgisayarlarda, kuantum halini oluşturmak ve sürdürebilmek için süper iletkenliğe ihtiyaç bulunmaktadır. Süper iletkenliği sürekli kılmak ve çalışabilmek için sistemin soğutulması gerekmektedir. Aksi halde sistemdeki küçük bir ısınma hatalara sebebiyet verebilmektedir. Kuantum bilgisayarın bundan dolayı mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda çalışması gerekmektedir ve buna uygun tasarlanmıştır.

Önerilen okuma için tıklayınız.