Bilim Ve Tekno

Kuantum Bilgisayarı Nedir?

Kuantum Bilgisayarı Nedir?

Kuantum bilgisayarı, kuantum fiziğinin mekaniklerine göre ve prensipleri çerçevesinde çalışan bilgisayar demektir. Günümüzde kullandığımız bilgisayarlar geleneksel fizik kurallarına göre çalışmaktadır. Ancak kuantum bilgisayarlarının çalışma mekaniğini açıklayabilmek için, kuantum fiziği evreninin içine girmemiz gerekmektedir. Kuantum fiziği hakkında daha fazla bilgi edinmek için, “Kuantum Fiziği Nedir?” adlı makalemizi okuyabilirsiniz. Kuantum bilgisayarı fikri ilk kez 1959 yılında gündeme geldi. Ünlü bilim insanı olan Richard Feynman, kuantum mekaniğinin bilgisayarlar ile birlikte kullanılabileceğini ve bu şekilde çok yüksek performanslı hesaplama yapabilecek ve yüksek işlemci performansına sahip bilgisayarlar, süper bilgisayarlar yapılabileceği fikrini ortaya attı. Ancak 1950 ve 1960’lı yılların teknolojisi günümüz teknolojisinden çok farklı olduğundan dolayı bu fikrin üzerine pek gidilmedi. Hatta o yıllarda kuantum evrenine herhangi bir şekilde müdahalede bulunmak, neredeyse imkansız gibi birşeydi. Hatta kuantum fiziği o yıllarda bir teoriydi. 1980’li yıllar gelindiğinde, kuantum bilgisayarlarına uygun şekilde argoritmalar yazılmaya başlandı. 1990’lı yıllara gelindiğinde ise bu çalışmalar biraz donanım tarafına yönelik yapılmaya başlandı. Hatta 1990’lı yıllarının ortalarından sonra birçok ülke, kuantum bilgisayarı yapmak için oldukça fazla zaman, kaynak ve para harcadı. Günümüzde ise, tam olarak olmasada yeni yeni kuantum bilgisayarları örneği bulunmaktadır. Şuanda en üst düzey olanı ise “Google” tarafından yapıldır. Google, günümüzde kuantum bilgisayarlarına olduğu gibi, teknolojiye oldukça önem veren büyük bir şirkettir. Google’ın yapmış olduğu bu kuantum bilgisayarı gerçek bir kuantum bilgisayarı olduğu onaylandı.

Kuantum bilgisayarlarının çalışma mantığını anlatabilmek için ve performansını kıyaslayabilmek için, günümüzde kullandığımız bilgisayarlardan bir miktar söz etmemiz gerekir. Bildiğiniz üzere günümüzdeki bilgisayarlar; anakart, ekran kartı, ram, işlemci… gibi parçalardan oluşmaktadır. Ancak bir bilgisayarın ana parçası işlemcisidir. Bilgisayarlarda kullandığımız işlemciler, milyarlarca transistörden ve nanometrik boyutlardaki birimlerden oluşmaktadır. Bilgisayar hakkında daha ayrıntılı bilgi edinmek için, Bilgisayarların Çalışma Mekanizması Nedir? adlı makalemizi okuyabilirsiniz.

Kuantum bilgisayarları, sıradan bilgisayarlardan oldukça farklı bir mekaniğe sahip olduğunu söyledik. Örneğin kuantum bilgisayarlarında, “0” ve “1” bulunmaz. Bunlar yerine “Qubit” adı verilen bir fonksiyon bulunmaktadır. Üstelik bu qubit dediğimiz fonksiyon, normal bilgisayarlardaki 1 ve 0 sisteminden çok farklı çalışır. Biraz önce de bahsettiğimiz gibi, akım var veya akım yok şeklinde çalışmamaktadır. Qubit dediğimiz fonksiyonu tanımlamak için kuantum evrenine girmemiz gerekir. Çünkü qubit dediğimiz fonksiyon, kuantum evrenindeki kurallar ile birlikte ancak tanımlanabilmektedir. Qubit dediğimiz yapı hemen hemen birçok duruma veya karşılığa eşit olabilir. Örneğin qubit, 1 de olabilir 0 da olabilir 0,5 de olabilir, 0,7 de olabilir… gibi sonsuz kombinasyonları ve karşılığı olabilir. Bu olaya kuantum fiziğinde “Süper Durum” denmektedir. Çünkü kuantum fiziğinde bir elektron parçası birden fazla yerde olabilir.

Biraz önce bahsettiğimiz gibi qubitler normal bitlerden çok daha farklı çalışmaktadır. Qubitler normal bitlere göre çok daha fazla veri taşıma kapasitesine sahip birimlerdir. Aynı zamanda kuantum bilgisayarlarında transistör bulunmaz. Kuantum bilgisayarlarında transistör yerine, mikro büyüklüklerde fiberoptik hat bulunmaktadır. Qubit dediğimiz yapılar da bu hatlar içerisinde hareket etmektedir. Kuantum bilgisayarı, daha önce de bahsettiğimiz gibi normal bilgisayarlardan çok daha farklıdır ve normal bilgisayardan kuantum bilgisayarına geçen birisinin bildiği birçok şey artık işlevsizdir. Çünkü az önce de bahsettiğimiz gibi kuantum bilgisayarları normal bilgisayara göre çok farklı bir mekanik kullanmaktadır. Araştırmamı yaparken bir arkadaşımızın yapmış olduğu tanımla karşılaştım ve çok hoşuma gitti. Bu sebeple sizinle paylaşmak istedim. Arkadaşımız kuantum bilgisayarının hızını şöyle anlatmış:

“Otel sahibi olan bir adam düşünün ve adamın otelinin 500 olduğunu düşünün. Bu otel sahibi anahtarını bu 500 odadan herhangi birinde kaybetmiş olsun. Normal bilgisayarları göz önünde bulundurduğumuzda, bu otel sahibinin anahtarını bulması için her odaya tek tek bakması gerekir. Bu da oldukça zaman kaybına yol açar. Ancak kuantum bilgisayarlarını göz önünde bulundurduğumuzda, otel sahibi odaları tek tek gezmek yerine bu otel sahibinin 500 farklı kopyasını çıkartıyor ve her odayı aynı anda arıyor. Doğal olarak da zamandan büyük ölçüde kar etmiş oluyor.”

Kuantum Bilgisayarı Ne Kadar Güçlü?

Kuantum bilgisayarlarında transistör yapılarının olmaması ve verilerin fiberoptik hatlar üzerinden gitmesi, kuantum bilgisayarının normal bilgisayarlara göre çok daha hızlı çalışmasını sağlıyor. Normal bilgisayarların hızı hesaplanırken frekans üzerinden hesaplanmaktadır. Örneğin;  2,80 Ghz, 3,40 Ghz, 1,50 Ghz, vesaire. Kuantum bilgisayarlarında frekans bulunmaz çünkü kuantum bilgisayarları ışık hızında çalışmaktadır. Hatta kuantum bilgisayarları için ışık hızından bile hızlı olabilecekleri söylenmektedir. Bazı araştırmalardan elde edilen verilere göre; bir kuantum bilgisayarının 1 saniyede yapmış olduğu işlemi, en üst düzel normal teknoloji bir süper bilgisayar 3,5 aydan daha fazla sürede ancak yapabileceği de söylenmektedir. Şahsen aradaki farkı göstermek için bu örneği vermek oldukça yararlı olacaktır diye düşünüyorum. Örneği baza alarak bir kuantum bilgisayarının normal bir bilgisayardan 10 milyon kattan daha hızlı olabileceğini söylemek hiç de yanlış olmaz. Kuantum bilgisayarlarının 1 saniyede işleyebileceği verinin, tarifi bile yok diyebiliriz. Araştırmamı yaparken ilginç sayılabilecek bir yorumla daha karşılaştım. Söylenene göre; şuanda tamamen tamamlanmış ve kusursuz bir şekilde çalışmakta olan bir kuantum bilgisayarına, 1943 yılından yani Colossus’tan 2017’ye kadar üretilmiş bütün bilgisayarların ki bu bilgisayarlara akılı saat, tablet, masaüstü, dizüstü, akıllı telefon… vesaire de dahil, yapmış olduğu işlemleri bu kuantum bilgisayarına yaptırırsanız, işlemi bitirmesi yaklaşık olarak 3,5 ile 4 saatini ancak alabileceği söyleniyor. Bu hız akıl almaz derecede muazzam bir hıza tekabül ediyor. Ancak şuanda yapılan kuantum bilgisayarları tam anlamı ile tamamlanmamış ve kusursuz bir şekilde çalışmıyor. Eğer sözünü ettiğimiz gibi bir kuantum bilgisayarı yapılabilirse, insan oğlunun veri işleme hızının muazzam derecede artacağından dolayı, diğer bilim ve teknoloji ürünlerinin gelişiminin de aynı ölçüde artacağını söyleyebiliriz. Hatta bazı söylentilere göre kuantum bilgisayarları, pi sayısının bütün basamaklarını çözümleyebilecek hale gelecek. DNA zincirlerinin bütün sırlarını çözebilecek ve bununla birlikte birçok kalıtımsal hastalığa çözüm bulunabilecek. Yani bilimsel ve teknolojik olarak da dünyamız aynı hızla gelişimine devam edecek. Eskiden aylar veya yıllar süren araştırmalar kuantum bilgisayarları sayesinde birkaç saniyede çözümlenebilecek. Hatta bazı söylentilere göre bu işlemler ışık hızında bile olabilecek.

Kuantum bilgisayarlarının kötü ellere geçmesi ile birlikte, bilgisayar korsanlarının kuantum bilgisayarlarını şifre kırmakta kullanabileceği söyleniyor. Bu durum da, sanal alemde bulunan güvenliğin tamamen ortadan kalkması anlamına geliyor. Bu sebepler ile birlikte, kuantum bilgisayarlarının insanların geleceği olduğu ve insanlar için bazı tehditler oluşturabileceği de söyleniyor. Örneğin kuantum bilgisayarı kullanılarak yapılan bir yapay zekanın insanlar için nasıl bir tehdit oluşturabileceği başlı başına bir tartışma konusu olabilir.

Kuantum bilgisayarları ile, şuandaki süper bir bilgisayarın oluşturduğu çok karmaşık bir formül veya şifre çözülebilir. Hatta bu işlemi yapmak kuantum bilgisayarının 1 saniyesini alır ya da almaz. Ancak, kuantum bilgisayarlarının fonksiyonları oldukça sınırlıdır. Mesela kuantum bilgisayarı ile sunum yapamazsınız, internette gezemezsiniz ya da Exel’de bir tablo açıp o tabloda işlemler yapamazsınız. Yani kuantum bilgisayarlarının fonksiyonları oldukça sınırlıdır. Belli başlı matematiksel alanlarda kullanılabiliyorlar. Bu durum fiziksel yapılarından kaynaklanmaktadır. Ancak buna rağmen bu sıkıntıların gelecekte aşılabileceğini söylüyor. Buna rağmen kuantum bilgisayarları ne kadar iyi olursa olsun ne kadar hızlı olursa olsun, günümüz bilgisayarlarının yerini alamayacağını da söyleyenler bulunuyor. Gerçi zaten kuantum bilgisayarlarının tasarlanma amaçları, günümüz bilgisayarlarının yerini alması değil, onların yanında örneğin matematik gibi başka işlemlerde kullanılabilmesidir.

Bilim adamlarına göre, gelecekte iki tip bilgisayar olacak ve bu bilgisayarlardan birisi günümüz bilgisayarları iken diğeri ise özel işlemler için tasarlanmış kuantum bilgisayarları olacak. Çünkü biraz önce de bahsettiğimiz gibi günümüzde yapılan kuantum bilgisayarları, belli başlı işlemleri yapabilmektedir. Tabii yine biraz önce bahsettiğimiz gibi, bu durumun ilerde aşılabileceğini de söyleyenler de bulunmaktadır. Eğer öyle olursa kuantum bilgisayarları birçok kullanıcıya hizmet verebilecek. Buna rağmen birçok kişinin söylediğine göre de, ne olursa olsun evimizde kuantum bilgisayarlarını kullanamayacağız. Bunun sebebi, işlevinin ve amacının farklı olması olabileceği gibi, fiyatının tuzlu olabileceği de olabilir. Bu kısım tartışma konusu tabii.

Kuantum bilgisayarının aynı zamanda çalışabilmesi için çok özel koşullara ihtiyaç bulunmaktadır. Yani evimizde kullandığımız bilgisayarlarda bulunan bakır soğutma, sıvı soğutma gibi yöntemler bu bilgisayarlar için yetersiz kalacaktır. Hatta kuantum fiziğine girdiğimiz için, bilinen birçok fizik yazası işlevini kaybedecektir. Bu bilgisayarları çalıştırabilmek için, süper iletken veya lazer vuruş gibi birçok yöntem kullanılması gerekmektedir. Aynı zamanda bu bilgisayarları çalıştırmak için oldukça yalıtılmış alanlar gerekmektedir. Evimiz de bu durumda kuantum bilgisayarlarının çalışabilmesi için, uygun ortam değil de diyebiliriz. Kuantum bilgisayarları çok ısınmaktadır. Mesela Google’ın yapmış olduğu kuantum bilgisayarı sıvı nitrojen ile soğutulmaktadır. Yani bir kuantum bilgisayarını soğutmak için, ortam sıcaklığını -200 santigrat derecelere çekmemiz gerekmektedir. Şöyle de bir durum bulunmakta; kuantum bilgisayarlarının çalıştığı ortamlar vakumlu havasız ortamlar olmak zorunda. Mesela ortamda bulunan bir oksijen atomunun işlem alanına temas etmesi demek, bilgisayarın işlemi yapamamasına tekabül ediyor.

Günümüzde bazı firmaların kuantum bilgisayarı yaptığını iddia ederek ve bu bilgisayarları satarak para kazanmayı amaçlayanlar bulunuyor. Bu firmaların ciddiye alınmaması gerektiği söyleniyor. Çünkü biraz önce de belirttiğimiz gibi, kuantum bilgisayarlarının çalışması için çok özel koşullara ihtiyaç duyuluyor.

BU KONUYU SOSYAL MEDYA HESAPLARINDA PAYLAŞ
ZİYARETÇİ YORUMLARI - 4 YORUM
  1. ahmet dedi ki:

    Merhaba öncelikle kolay gelsin ve ayrıca ellerinize sağlık yorum atmadan önce okudum konuyu harika bir anlatım olmuş “Kuantum Bilgisayarı” konusunda yazınızı okumadan önce yeni bir teknoloji sanıyordum.ama 1960 lı yıllarda olduğu gerçekten beni hayrete düşürdü her ne kadar ev ortamında kullanımı için şartlar uyun olmasa da en azından “Kuantum Bilgisayarı” konusunda bu kadar kapsamlı bir anlatıma rastlamadım bu arada unutmadan; “Karıncalar Yönlerini Nasıl Buluyor?” konusu da ilgimi çekti bu konu bitince o yazınızı da okuyacağım….

    1. SerdarCR dedi ki:

      Değerli Yorumunuz için teşekkürler Ahmet Bey.

BİR YORUM YAZ