Yazar Kamil BULUT 18 Mart 2020, 13:02 2.2k Görüntüleme
Bugün sizlere Kuantum Bilgisayarların ne olduğunu, ne işe yarabileceğini, günümüzdeki bilgisayarlar ile arasındaki kocaman farkları ve kuantum bilgisayar hakkında bir çok şeyi paylaşacağım keyifli okumalar dilerim. İlginizi çekebilir: Kuantum Nedir? Kuantum hakkında bilinmeyenler
Uyarı Kuantum bilgisayarların Nasıl Çalıştığını Anlamak için bilmeniz gerekenler:
Süper Pozisyon: Süper Pozisyon kısa özet: Herhangi bir parçacığın tüm özelliklere sahip olabilme durumudur.
Kuantum dolanıklığı: Kuantum dolanıklığı kısa özet: İki parçacığın arasındaki 0 direnç ile oluşmuş olan bir bağdır. Bu iki parçacık arasında sadece enerji halinde hareket edilebilir ve ışıktan da hızlı olunur. İlginizi çekebilir: Bilim insanları kuantum dolaşıklığının ilk fotoğrafını çektiler
Öncelikle şu farkı bilmemiz gerekir, kuantum bilgisayar yeni bir olgudur. Bilgisayarların bir üst versiyonu ya da bilgisayarların gelişmiş bir varyantı değildir. Bilgisayarları aklınızda çok gelişmiş bir hesap makinesi olarak tutmanızı istiyorum.
Bilgisayarlar günümüzde hesaplayabildiği şeyler çok kısıtlı bize yeni bir teknoloji lazım ki insanoğlunun cevaplayamadığı soruları cevaplayabileceğimiz, kocaman evrende yanan mumumuzu geliştirip sadece önümüzü aydınlatan mumdan daha fazlasını yaparak çevremizi bize göstermeye yardım edebilecek bir şey lazımdı.
kuantum kurucusu Max Planck
Böylece Kuantum bilgisayar doğdu. Kuantum bilgisayarlar insanoğlunun oluşturduğu en karmaşık mekanizmadır. Max Planck’den beri süre gelen kuantum evreninde keşfettiğimiz, hesapladığımız, üstünde durulan teoriler, işimize yarayabilecek tüm şeyleri kullanarak kuantum bilgisayarını oluşturduk.
Siz bir bilgisayar ile bir kuantum bilgisayarını kıyasladığınızda aslında klasik fizik ile kuantum fiziğini kıyaslarsınız yani bu iki fizik alanın arasındaki benzerliği kullanarak bilgisayarları kıyaslayabilirsiniz ki bu durumda kıyaslayamazsınız çünkü klasik fizik ile kuantum fiziği arasında hiçbir benzerlik yoktur.
Kuantum Bilgisayar Teoride Nasıl Çalışır?
Kuantum Bilgisayar Teoride Nasıl Çalışır
Şimdi siz normal bir bilgisayara karşı benim oluşturduğum rastgele çekilen iki sayının tek mi ya da çift mi olduğunu tahmin etmeye çalışıyorsunuz. Bilgisayar ve sizin kazanma şansınız %50’dir. Fakat bu oyunu bir kuantum bilgisayar ile oynarsanız %100 olarak kazanan bilgisayar olacaktır Nasıl mı? Şimdi anlatmaya başlayalım.
Az önce sizlerden klasik bilgisayarları bir hesap makinesi olarak düşünmenizi istemiştim, bu oyunu normal bir bilgisayara karşı oynarsanız o bilgisayar ne kadar yüksek seviyeli işlemciye sahip olursa olsun bilgileri ‘BINARY’ yani 1 ve 0 şeklinde iletir, işlerler. Bu makaleyi okurken gördüğünüz herşey ‘BINARY’ olarak ifade edilebilir. Yani ‘BIT’ olarak ya 1 yada 0 durumunda bulunabilir.
Fakat Kuantum bilgisayar ‘BIT’ yerine ‘QUBIT’ kullanırlar ve bu QUBIT ‘ler hem 1 hem 0 hem de her ikisi olabilirler. Aynı anda iki durum, bu durum bize bir şeyi çağrıştırmış olması gerekiyor. Kuantum evrenin temel özelliği olan SÜPER POZİSYON aklımıza gelmesi gerekiyor.
IBM Q kuantum bilgisayar (Kaynak LarsPlougmann/Flickr)
Bir parçacığın aynı anda birden fazla özelliği göstermesi durumu. Yani benim sizlere sunduğum tek mi çift mi oyunun da bulunan iki ihtimali kuantum bilgisayarlar hem 1 hem de 0 olarak kabul edecekti yani siz ekranda tahmin edilen sayının tek yada çift olduğunu tahmin eden bilgisayarın durumunu görecektiniz böylece her zaman bilgisayarın kazandığı durumu görecektiniz ve her zaman bilgisayar kazanacaktı.
QUBITLER aynı anda her yerde olarak tüm durumları kendilerine göre hesaplayarak bir sonuca varabiliyor bunu zaten süper pozisyon ile açıklamıştık. Şimdi bu QUBITLER’den birden fazla olduğunu ve iletişimde olduklarını düşünelim Uzay zamanı bükebilecek bir şekilde anlık 0 direnç ile yani kuantum dolanıklığı özelliği. Bu özelliğide kullanarak işlem hızını milyarlarca kat arttırabilir ve kuantum internetini hayal edebilirsiniz.
Kuantum Mekaniği İle Çalışan Bu Bilgisayar Nasıl Çalışıyor?
Bilim însanları dahil olmak üzere hiçbirimiz bilmiyoruz. Hiçbir fikrimiz yok nasıl çalıştığıyla ilgili fakat çalışıyor. Nasıl işe yarıyor bilmiyoruz ama yarıyor. Fakat bunu anlama konusunda bizlere kuantum bilgisayarı yardımcı olacakmış gibi gözüküyor.
Kuantum bilgisayarlar neden böyle gözüküyor? Neden böyle kocamanlar? Bir oda büyüklüğündeler. Kuantum bilgisayarlarda bulunan QUBITLER bildiğimiz atomların elektronlarından oluşur. Mesela bir fosfor atomunun elektronlarıdır QUBIT dediğimiz şey. O nedenle inanılmaz hassastırlar. Normal şartlarda ölçemediğimiz, kontrol edemediğimiz belirsizlikler denizinde yüzen parçacıklar bunlar. Ama kuantum bilgisayarların çalışma mantığı da bu belirsizlik olgusudur.
Dalga- parçacık durumu, süper pozisyon durumu. Bildiğiniz gibi bir parçacığa herhangi bir müdahalede bulunduğumuzda tüm olasılıklar kayboluyordu ve tek bir durumunu elde ediyorduk ve buda bizim işimize yaramıyordu. Bunu da çöküş diyorlar. O nedenle elektronları kontrol altında tutabilmek için tüm tozlardan, tüm elektromanyetik dalgalanmalardan , kızıl ötesi ışınlardan vb gibi şeylerden uzak tutmanız gerekiyor.
Yani herhangi küçük bir müdahale sistemin çökmesi anlamına gelir. Çöküşte işimize yaramıyor. Bu yüzden vakum tüplerinin içinde muhafaza ediliyor bu QUBİTLER. Daha da önemlisi bu vakum tüpleri çok soğuk olmak zorunda yani mutlak sıfıra yakın olmak zorunda(-273.15 derece soğukluğa yakın). Enerji ne kadar yüksek olursa atomlar o kadar dengesiz oluyor. Daha fazla hareket ediyorlar stabil olmaları için de çok ama çok soğuk olmaları gerekiyor.
Yani bu bilgisayarların cebe girme olasılığı şu an için çok küçük. Şuan kuantum bilgisayarların ilkel zamanlarındayız diyebiliriz tıpkı klasik bilgisayarlarının bir oda büyüklüğünde olduğu zamanlardaki gibi.
Peki Neden Uğraşıyoruz Sorusunun Cevabına Gelelim
kuantum bilgisayar görüntüsü
Bu kadar zahmetli ve teferruatlı olan bu şey için neden bu kadar uğraşıyoruz, beklentimiz ne? Bunu Nerelerde Kullanacağız?
Şuanda bu bilgisayarlar genel olarak kullanma fikri çok uzak bir gelecek. Bunlar şuan sadece çok spesifik işler için kullanılabiliyorlar. Mesela yüz bin tane aynı ülkede bulunan arabaların ulaşması gereken yerlere daha kısa yollardan, daha kısa sürede ve daha az yakıt tüketerek ulaşmasını bir klasik bilgisayarın hesaplaması saatler sürer. Fakat bunu bir kuantum bilgisayarı saliseler içinde hesaplayabilir.
Sadece bu değil dünyadaki doğal kaynakların en verimli kullanımı ve dağılımı, enerjini verimliliği alanlarında yapabileceği hesaplamalar ile en mantıklı, en kullanışlı seçeneği sizlere sunabilir. Bu bilgisayarı çok daha farklı ve derin bir şekilde kullanmak istiyorsanız bu bilgisayarların öncüsü olan Richard Feynman’ın şu sözüne kulak vermemiz gerekir ‘Doğa klasik değildir ve doğayı simüle etmek istiyorsanız kuantuma indirgemeli ve bu şekilde modellemelisiniz. İnanın bana bu inanılmaz büyük bir meydan okumadır. İnsanlığın karşılaştığı çözümü en zor sorun.’
Bu sözden tam kırk yıl sonra yavaş yavaş doğayı simüle etmeye başladık mesela ilk olarak moleküllerden başladık, molekül similasyonu olarak ilk 2016 da hidrojen atomunu simüle etmeyi başardık. Yakın zamanlarda da bir şirket su molekülünü simüle etmeyi başardı. Peki ne demek bu molekül similasyonu bu kuantum bilgisayarları kullanarak kuantum evrenini anlamak anlamına geliyor aslında.
Normal şartlarda bir klasik bilgisayar ile mümkün olmayacak bir olgu. Bir araştırmaya göre bir mölekülün similasyonu bir klasik bilgisayarda oluşturulması milyon yıl bile sürebilir.
Simüle Etmek Ne İşe Yarıyor?
Gelişmiş bir kuantum bilgisayar sizin vücudunuzu atom seviyesinde simüle edebilir.
Siz herhangi bir molekülü simüle ettiğinizde fizik, kimya, tıp alanında inanılmaz bir kapı açmış oluyorsunuz. Gelişmiş bir kuantum bilgisayar sizin vücudunuzu atom seviyesinde simüle edebilir. Sorunları bulup tam da bu sorunların çözümü için gerekli ilaçları da simüle edebilir. Yıllar süren ilaç testlerini saniyelere indirebilir. Herhangi bir iş için gerekli olan bir malzemeyi atom seviyesinde planlayıp üretebilir. Aslın da bu insanlık için bir güncelleme. En son seviye olarak evrenin simülesinden bile bahsedebiliriz.
Bu seviye çok başka bir seviye fakat şuan bunun ilk adımını atıyoruz. Bunun hakkında bahsedilecek çok ama çok konu var.
Şuan bu makaleyi okuyanları uyarmam ve sizlere bir görev vermem gerekiyor. Japonya başta olmak üzere birçok ülke kuantum bilgisayarlara milyarlarca dolarlık yatırımlar yapıyorlar. Gençlerini bu konuda eğitiyorlar. Gelecekte bu yatırımlarda bulunan devletler cevabını aradığı şeyleri simüle ederek kuantum bilgisayarlara sorar hale gelebilecekler. Böylece dış ülkelere olan ihtiyaç azalıp kendi içlerinde gelişebilecekler.
Kuantum bilgisayar sayesinde kuantum evreni
Böylece çok büyük devasa savaşlar bile çıkabilir. Çünkü bu bilgisayarlar herhangi bir savaşı hangi ülkenin lehine kazanılması için simüle yapılmasını isterse bunu yapabilecek seviyeye gelecek. Tabi ki bunu çok çok daha iyi şeyler için kullanacak devletler de olacak fakat böyle kötü ihtimallerde var. Çünkü bu bilgisayar atom seviyesinde oluşturduğu malzemelerin etkilerini hesaplayabilir oluşturmak istenilen her şeyi oluşturacak seviyeye gelebilecek. Dediğim gibi bu bilgisayar her şeyin en küçük yapı birimlerini kullanarak atomları oluşturuyor.
Bu her şeyi oluşturabilmek olabilir. Düşünsenize kuantum bilgisayar sayesinde kuantum evrenini anlamlandırıp kuantum evrenini kullanıp istediğimiz kombinasyonla istediğimiz elementi oluşturmak. Birçok çılgın şey. Böyle bir teknoloji için gençlerimizi eğitmeli onlara destek vermeli gereksiz bilgiler ile gençlerimizi zehirlememeliyiz. Onlara yardımcı olmalı durduk yere onlardan beklentiye girmemeliyiz. Onlar geleceğin anahtarı olacaklar. Bu kadar çılgın bir şeyi neden bir Türk geliştirmesin? Her olumsuzluğu kenarda bırakmalıyız. Biz gençlere yardımcı olmanız dilekleriyle…
Görüş ve önerilinizi yorum olarak bekliyorum
Kuantum Bilgisayarı, Oda Sıcaklığında Çalıştırmak İçin Bir Yol Bulundu!