quantum bilgisayar nasıl calisir
quantum bilgisayar nedir
Hoşgeldiniz bu yazımda sizlere oldukça ilginç bir konu hakkında bilgiler vermeye çalışacağım. Konumuz günümüzün ve geleceğimizin belkide en önemli icadı olan Quantum Bilgisayarları ve özellikleri olacak. Şimdiden keyifli okumalar dilerim.
En basit tanımıyla quantum bilgisayarı; quantum fiziğinin mekaniklerine göre çalışan bilgisayardır. Bizlerin normalde kullandığı bilgisayarlar ise geleneksel fizik kurallarına göre çalışmaktadır. Fakat quantum bilgisayarların çalışma mekaniklerini açıklayabilmek ve bunu yapabilmek içinde quantum fiziği evreninin içine girmek gerekmektedir. Çünkü buradaki kurallar bizlerin günlük hayatımızdaki kurallardan çok daha farklı işlemektedir.
Quantum bilgisayarı fikri ilk olarak 1959 yılında Richard Feynman tarafından ortaya atılmıştır.
Ünlü bilim insanı Feynman quantum mekaniklerinin bilgisayar teknolojisinde kullanılabileceğini ve böylece çok yüksek hesaplama gücüne sahip süper bilgisayarların yapılabileceğini belirtmişti. Tabi bu konuyla ilgili çalışmalar o yıllarda pek yürütülmedi çünkü 1950 ve 60'lı yılların teknolojisiyle quantum evrenine müdahale etmek imkansız gibi birşeydi. Çünkü herşey teorikti o zamanlar.
1980 ler'in ortasında ilk defa quantum bilgisayarına uygun şekilde algoritmalar yazılmaya başlanıyor. 90'lı yıllarda da bu iş biraz donanıma geçmeye başlıyor. 90 lar'ın ortalarından itibaren çalışabilir durumda bir quantum bilgisayarı yapmak için birçok ülke ve birçok kurum çok fazla zaman ve kaynak harcamaya başladı.
Günümüzde ise basit, ilkel ve henüz tam tamamlanmamış olsada başarılı birkaç quantum bilgisayarı örneği bulunmaktadır. Bunlardan en sonuncusu Google tarafından yapıldı ve Google'ın yaptığı bu quantum bilgisayarının gerçek bir quantum bilgisayarı olduğu daha sonra onaylandı.
Peki quantum bilgisayarı nasıl çalışır? Farkı nedir?
Quantum bilgisayarının farkını anlatabilmemiz için öncelikli olarak klasik bilgisayarlardan bahsetmemiz lazım.
Klasik bilgisayarların işlemcisi milyarlarca transistör ve nano boyutlarda birimlerden ve çalışma prensibide bit adı verilen 0 ve 1 fonksiyonlarından oluşur. Bu transistör arasındaki elektron hareketleri bu bitleri oluşturur. 0= Transistör kapısı kapalı (akım geçirmiyor), 1= Transistör kapısı açık (akım geçiriyor) demektir. İşte elektronların bu kapıların arasındaki geçiş ve hareketleri Bit fonksiyonunu yani sıfır ve birleri oluşturur. Veri bu şekilde işlenir. Klavyede basılan her tuş işlemcide bir Bit serisidir ve yazılım bunu yorumlayarak size çıktıyı resim şeklinde verir sizde bunu net bir şekilde ekranda görürsünüz ama herşeyin özü sıfırlar, birler ve Bitler'den ibarettir.
Quantum bilgisayarlarında ise yapı çok değişiktir. Bu bilgisayarlarda sıfırlar ve birler yok. Quantum bilgisayarında Qubit adı verilen bir fonksiyon vardır.
Qubit normal bilgisayarlardaki gibi 0 ve 1 şeklinde çalışmaz. Yani akım var akım yok şeklinde çalışmaz. Artık burada quantum evrenine giriyoruz. Kurallar burada çok başka işliyor. Burada Qubit dediğimiz fonksiyonun bir sonsuzluğu vardır. Qubit herşey olabilir. 0'da olabilir. 1 de olabilir. 0.5'de olabilir. 2'de olabilir. Qubit'in sonsuz farklı kombinasyon ve hareketleri vardır. Quantum fiziğinde bir elektron parçası aynı anda farklı yerlerde olabilir buna quantum fiziğinde süper durum denmektedir.
Qubitler tek bir seferde normal bilgisayardaki bit ve byte'lar dan çok daha fazla veri taşıma kapasitesine sahiptirler. Ayrıca quantum bilgisayarlarında transistörler yoktur. Transistörler yerine mikro büyüklükteki fiber optik hatlar vardır.
Qubitler bu fiber hatların içerisinde hareket etmektedir. Buradaki hesaplamalar vs inanılmaz karışık. Kabaca bir örnek vermek gerekirse;
Normal bir bilgisayar işlemcisini 500 odalı bir otel olarak düşünün. Bu otelin sahibi otelin anahtarını 500 odadan birinde kaybediyor. Bu adamın bu anahtarı bulabilmesi için odalara teker teker girip araması gerekiyor. İşte normal bilgisayar işlemcisi bu şekilde çalışıyor. Fakar quantum bilgisayarında durum biraz farklı. Bu bilgisayarda adam odaları tek tek gezmiyor. Quantum bilgisayarı otel sahibinin 500 kopyasını çıkartıyor ve her kopya 1 odaya gidiyor. Tabi doğal olarak anahtar daha çabuk bulunuyor.
Quantum bilgisayarlarında transistör yapılarının olmaması ve herşeyin fiber optik hatlar üzerinden gitmesi bu bilgisayarların aynı zamanda ışık hızında çalışması anlamına geliyor. Bu yüzden teorik olarak quantum bilgisayarları hız bakımından geleneksel bilgisayarlarla kıyaslanamayacak kadar hızlıdır. Kısaca quantum bilgisayarlarda çok farklı fizik kuralları işliyor ve sıradan bilgisayara göre çalışma prensibi çok çok farklı ve bazı açılardan çok üstündür.
Sıradan bilgisayarlarda işlemci hızları 1,2,3,4 GHZ gibi sayılarla yorumlanırken quantum bilgisayarlarda GHZ yoktur herşey ışık hızında gerçekleşmektedir. Hatta ileride daha gelişmiş quantum bilgisayarlarının uzay, zaman gibi kavramlardan hiç etkilenmeden aklımızdan geçen soruyu bizler daha tuşa basmadan cevap olarak ekranda çıkaracağı söylentileride vardır. Dediğim gibi quantum evrende mekanizma çok farklı işliyor.
Günümüzde quantum bilgisayarların hesaplama hızıyla ilgili inanılmaz rakamlar vardır. Gerçek anlamda bitirilmiş ve tamamlanmış bir quantum bilgisayarının 1 saniyede yaptığı hesaplamayı bugün dünyanın en güçlü bilgisayarı en iyi ihtimalle 3 ayda yapabilmektedir. Bazı extrem yorumlara göre quantum bilgisayarı pi sayısının tüm basamaklarını, çözmeyi hayal bile edemediğimiz karma karışık matematik formüllerini, DNA zincirinin bütün sırlarını çözebilecek. Eskiden aylar hatta yıllar süren araştırmalar birkaç saniye sürecek. Hatta hepsi ışık hızında anında yapılabilecek. Bu gerçekten muazzam bir güç. Bu bakımdan quantum bilgisayarlar için büyük bir gelecek görünüyor.
Fakat bu konuyla ilgili bazı korkularda var.
Bazıları quantum bilgisayarların bazı art niyetli kişilerin ellerinde şifreleri kırmak için kullanılacağını ve bunun da sanal dünyadaki güvenliği tamamiyle ortadan kaldıracağı söyleniyor. Teorik olarak mantıklı. Bugün buna özel tasarlanmış bir quantum bilgisayarı her türlü şifreyi bir şekilde kıracaktır. Bunu zamanı geldiğinde hep beraber göreceğiz diyelim.
Şimdide madalyonun tersinden bakıp birazda bu bilgisayarların problemlerinden bahsetmek istiyorum.
Evet quantum bilgisayarı gerçekten müthiş bir hıza ve hesaplama kabiliyetine sahip ancak bunu herşeyde yapamıyor. Basit bir örnekle quantum bilgisayarı en karmaşık şifreleri ışık hızında çözebilir ancak bu bilgisayarla power pointte sunum yapamazsınız. İnternete girip Facebook'da takılamazsınız. Quantum bilgisayarlarının fonksiyonları malesef çok sınırlıdır. Çok belli başlı alanlarda kullanılabiliyorlar. Daha çok matematiksel anlamda hesap anlamında kullanılabiliyorlar. Fiziksel yapılarından kaynaklanan bazı handikapları var. Bazıları bu sorunların ileride aşılabileceğini söylerken büyük bir çoğunlukta quantum bilgisayarların asla geleneksel bilgisayarların yerini alamayacağını söylüyor. Zaten quantum'un tasarlanma amacı geleneksel bilgisayarların yerini alması değil onların yanında farklı bir konsept ve sınıf oluşturulmak istenilmesidir. Bilim insanlarına göre gelecekte 2 tip bilgisayar olacacak 1)Bildiğimiz geleneksel bilgisayarlar. 2)Özel işler için tasarlanmış quantum bilgisayarlar. Bu açıdan baktığımızda olay gerçekten çok mantıklıdır.
Ancak şunu söylemem gerekirse ben bundan eminim ki bizler sıradan insanlar olarak asla bu bilgisayarlara sahip olamayacağız. Çünkü hem fonksiyonları hemde işlevi hemde amacı farklı. Ancak olurda 20 yıl sonra tabi yaşarsak bu yazının altına elemanın birisi ''hocam şuan evimde masamda quantum bilgisayar var ve GTA 155'i çatır çatır oynuyorum'' derse bilemem :) İnsanlar teknoloji konusunda çok hızlı. Ama şuanki görünüşe bakılırsa quantum bilgisayarları hiçbir zaman hayatımıza girmeyecek.
Bu bilgisayarların evimize girememesinin bir başka sebebide quantum fizik koşulları. Bu koşulları yaratmak öyle kolay değil. Normal bilgisayardaki işlemci gibi üzerine bakır soğutucu takarak olayı götüremiyoruz. Quantum bilgisayarlarının çalışabilmesi için extrem ortamlara ve çok fazla yalıtılmış bir alana ihtiyaç var. Örn; Google'ın yaptığı quantum bilgisayarı sıvı nitrojenle yani -100 derecelerde soğutulmaktadır. Aynı zamanda vakumlanmış ve içine hiçbir şekilde hava girmeyen ortamlarda bulunmaları gerekiyor. Çünkü bu bilgisayar çalışırken tek bir oksijen atomunun bile çalışan bir aksama değmesi herşeyi içinden çıkılmaz bir soruna dönüştürebiliyor. Quantum fiziği işte ne yapacağı hiç belli değil. Bu fiziksel şartlar yüzünden asla günümüzde evimizde bir quantum bilgisayarı olamaz olsa dahi çalışamaz.
İşte kısaca quantum bilgisayarı bu şekildedir. Anlatılacak okadar çok şey varki ancak bunları bilmemiz bence bu aşamada yeterli çünkü hiçbirimiz bir quantum fizikcisi değiliz. Umarım yazım faydalı olmuştur. Ekstra bilgiler geldiğinde yazıyı elimden geldiğince güncel tutacağım.
Quantum bilgisayarları hakkında fikirlerinizi yorum olarak yazarsanız çok sevinirim. Siz okudunuz birazda ben sizi dinlemek isterim. Kalın sağlıcakla.
Etiketler: Kategoriler kuantum bilgisayar nedir quantum bilgisayar nasıl calisir quantum bilgisayar nedir quantum fiziği quantum pc