Kuantum Bilgisayar Ne Demek?

Kredi: Graham Carlow (CC BY-ND 2.0)

Kuantum bilgisayarların hangi prensiplere dayanarak çalıştığını veya klasik bilgisayarlardan farklarını merak ediyorsanız, kuantum bilgisayarlara giriş seviyesindeki bu yazımızı okuyabilirsiniz.

Kuantum Bilgisayarlar Nedir?

Son yıllarda, adını giderek artan bir sıklıkla duyduğumuz kuantum bilgisayarları pek çok konuda spekülasyonlara neden oluyor. Bu spekülasyonları bir sonraki yazıda incelemeden önce kuantum bilgisayarların çalışma ilkelerine gelin birlikte bakalım.

Önce kısaca klasik bilgisayarlara göz atarsak, kuantum bilgisayarların hangi anlamda farklı olduğunu daha rahat görebiliriz.

Klasik Bilgisayarlar

Klasik bilgisayarlar, ki biz onlara gündelik yaşantımızda sadece “bilgisayar” diyoruz, depoladıkları bilgiyi 0 veya 1 değeri alabilen bit denilen birimlerde tutar. Dizüstü bilgisayarımız, tablet bilgisayarımız veya akıllı cep telefonlarımız bu kategoride yer alır. Kısaca diyebiliriz ki, bilgisayarlarımızda bulunan müzik dosyaları, belgeler veya videolar ard arda dizilmiş 0 veya 1 değerlerini alan bitlerden meydana gelir.

Bitlerin 0 veya 1 durumunda olmasının fiziksel anlamı basitçe ilgili bit üzerinde elektrik akımının bulunup bulunmamasıdır. Elektrik akımının bulunduğu bit 1 değerine sahipken, akım geçmeyen bit 0 değerine sahip olur.

Peki Kuantum Bilgisayarların Farkı Ne?

Kuantum bilgisayarlar ise bilgiyi depolamak ve onunla hesaplamalar yapabilmek için kuantum fiziğini kullanır. Kuantum bilgisayarların temel birimi “kuantum bit” veya kısaca “qubit” olarak isimlendirilir.

 

Qubitler atomaltı parçacıkların fiziksel yapısından faydalanır. Örneğin, elektronların spin adı verilen bir özelliği veya fotonların uzaydaki yönelimi gibi sistemler qubitleri oluşturur. Bu tarz sistemlerin iki önemli özelliği kuantum bilgisayarları klasik bilgisayarlardan ayırıyor:

1. Süperpozisyon

Qubitler, klasik bitlerden farklı olarak belirli bir değere sahip olmak yerine, farklı kuantum durumlarının üst üste bindiği bir halde bulunur. Diğer bir deyişle, bir qubit aynı anda farklı durumlarda bulunabilir. Buna süperpozisyon hali ismi verilir. Süperpozisyon hali, qubit üzerinde ölçüm gerçekleşmedikçe varlığını korur. Ancak ölçüm gerçekleştiğinde belirsizlik sona erer ve qubit belirli bir değer alır. Bu, havaya atılan bir madeni paranın yere düşmeden önce sürekli taklalar atarak farklı durumlarda bulunmasına benzetilebilir. Para yere düştüğünde ise bir değer almak zorunda kalır.

2. Kuantum Dolanıklık

“Uzaktan korkunç etki” - Albert Einstein

Qubitler ayrıca, ayrılmaz biçimde birbirlerine bağlanabiliyor. Bu, biz henüz sonucu bilmesek de 2 qubitin alacakları değerin birbirleriyle ilişkili olması anlamına geliyor. Dolanıklık olarak adlandırılan bu fenomen, qubitler arasındaki uzaklığa da bağlı olmadan ani olarak gerçekleşiyor. Örneğin, araştırmacılar bu özelliği kullanarak bir qubitin durumunu değiştirerek uzaktaki bir diğer qubitin durumunu etkileyebiliyor.

Bu iki özellik sayesinde kuantum bilgisayarlar, bir problemin devasa büyüklükteki potansiyel sonuçlarını eş zamanlı olarak hesaplayabiliyor. Bu problemlerden birine, şifreleme alanında büyük öneme sahip olan çok büyük bir sayının asal çarpanlarına ayrılması işlemi örnek olarak verilebilir. Ki bu örnek, pek çoklarına göre kuantum bilgisayarların parola kırma konusunda çok güçlü olacaklarının bir işareti.

Kuantum Bilgisayarlar Ne Durumda?

Kuantum bilgisayarların potansiyel gücü kulağa ne kadar heyecan verici gelse de, pratikte henüz oldukça hassas bir yapıya sahipler. Hava moleküllerinden, çevrelerindeki ısıdan ve elektromanyetik dalgalardan etkilenebilen qubitler hızla kuantum özelliklerini yitirebiliyor. Bu da sistemin çökmesine sebep oluyor.

Ayrıca mevcut durumda, kuantum bilgisayarlara verilen herhangi bir görev, klasik bilgisayarlar tarafından da yerine getirilebiliyor.

Bu yüzden de araştırmacılar kuantum bilgisayarlar konusunda harcanan emeğe değip değmeyeceği konusunda kararsız. Bazı matematikçiler, sistemlerin hızla bozulmasına yol açan engellerin üstesinden gelmenin imkansız olabileceğine inanıyor.

Yine de kuantum bilgisayar teknolojisi ve bilgisayım alanı hızla ilerlemeye devam ediyor. Ben de önümüzdeki dönemde alana ilişkin yakın zamandaki gelişmeleri yazmaya çalışacağım.