kuantum_bilgisayarlar

Kuantum Bilgisayarlar: Yeni Sürüme Geçme Zamanı mı?

in Teknoloji

Akıllı telefonlarınızda ne sıklıkta mesajlaşıyorsunuz? Ya da laptop karşısında çok vakit geçirir misiniz? Haftasonu kahvaltı yapmak için yeni bir yerler ararken GPS’e ihtiyaç duyuyor musunuz? Bu ve çok daha basit işlemleri dahi yaparken aslında bir bilgisayar kullanıyoruz ve bilgisayarlar kuantum mekaniği olmadan var olamazlardı.

Kuantum mekaniği atom altı parçacıkların hareket ve etkileşimlerini inceleyen fizik biliminin bir alt koludur aslında. Bu şekilde ifade edildiğine bi hayli kompleks gözükse de temelde az önce tarif ettiğimiz basit işlemler için dahi kullandığımız bir prensiptir.
Günlük yaşamda kullandığımız telefon ve bilgisayarlarımız her ne kadar kuantum mekaniği prensiplerine göre hareket etse de, aslında hiç biri kuantum bilgisayarı değildir. Bir bilgisayara kuantum bilgisayarı diyebilmemiz için doğrudan kuantum mekanikleri ile veri işliyor olması gerekmektedir. Teoride bu şekilde çalışan bir bilgisayar ise günümüz bilgisayarlarından binlerce kat daha hızlı bir şekilde veri işleyebilme kapasitesine sahiptir.

Peki verileri hızlı işlemek neden bu kadar önemli? Çünkü artık insanlar her geçen gün çok daha fazla veri üretmeye başladı. Attığımız adımlar, yolladığımız mesajlar, sosyal medya hesaplarımız derken günün her anında veri üretir olduk. Bu verilerin gittikçe büyümesi de hızlı hesaplamalara ihtiyaç doğurmaya başladı. Bu sebepler de kuantum bilgisayarları heyecan verici bir gelişmeye dönüştürüyor.

Bazı Temel Prensipler

Kuantum Mekaniği bazı temel prensiplere sahiptir. Bunlardan biri de süperpozisyondur. Süperpozisyon bir atomaltı parçacığın siz gözlemleyene kadar aynı anda tüm durumlarda (enerji seviyelerinde) bulunması anlamına gelir. Algılaması güç geldiyse şöyle bir örnekle açıklayalım. Ben sizin nerede olduğunuzu görene kadar sizin bana hem Ankara’da hem de İstanbul’da olduğunuzu söylemeniz gibidir.
Bir çoğunuzun da bildiği gibi günümüzde bilgisayarlar verileri bit olarak saklar. Her bir bit 0 ya da 1 ile temsil edilir. Örneğin 2 bitten oluşan bir seri ancak şu dört değerden birini alabilir: 00, 01, 10 ve 11. Günümüz bilgisayarları ise bu 4 değerden sadece birini doğru kabul ederek işlem yaparlar.
Kuantum bilgisayarlar ise süperpozisyon sayesinde kuantum bitler(kubit) kullanırlar. Kubitler veriyi hem 0 hem de 1 olarak tutarlar ta ki bilgisayar o kubite ulaşmak isteyene kadar. O kubite ulaşıldığında ise ya 0 ya da 1 değerini alacaktır. Aynen benim sizin Ankara’da olduğunuzu öğrenmem gibi.
Bu da şu anlama geliyor; kuantum bilgisayarlar 2 bitten oluşan verilerin 4 muhtemel değerini de kullanarak hesap yapabileceklerdir. 4 kat kulağa çok gelmeyebilir ama veriler de zaten çok daha fazla bitten oluşurlar. Mesela 10 bitten oluşan bir veri 1024 (2^10) muhtemel değere sahiptir. Bu şekilde bakıldığında kuantum bilgisayarların, günümüz bilgisayarlarına kıyasla neden çok daha güçlü olduklarını anlamak zor olmasa gerek.

Yeni donanım ve yazılımlar

Kuantum bilgisayarları üretmek hiç de kolay değildir. Günümüz bilgisayarları mini transistörler kullanarak 0 ları düşük, 1 leri yüksek voltajlarla temsil ederler. Ancak kuantum bilgisayarların kubitleri kullanabilmeleri için atomaltı parçacık karakteristiklerine erişmeleri gerekmektedir.

Yani bir kuantum bilgisayar üretebilmek için kubitleri kullanabilecek yapıda bir donanım gerekmektedir. Bunun için de belli başlı teknikler mevcuttur. Bir teknikte süperiletken devreler kafes şeklinde örülerek kubitler bu kafeslerde saklanıp mutlak sıfır sıcaklıgın hemen üzerinde bir sıcaklıkta sabit tutulacaktır. Diğer bir teknikte ise elektromanyetik alanlar içerisine iyon atomları sıkıştırılarak kubitler saklanmaktadır.

Bu donanımsal sorunların yanı sıra yazılımsal sorunlar da kuantum bilgisayarların üretimi önündeki mevcut temel zorluklardan biridir. Kuantum mekaniğinin belirsizlik temelli kubitlerini kullanabilecek bir yazılım dili henüz mevcut değildir. Günümüzde mevcut yazılım dilleri bir verinin aynı anda sadece 1 adet belirli bit kombinasyonuna işlenebilmesini baz almaktadır.

Umut vaadeden teknoloji

Kuantum bilgisayarlar bu zorluklar aşılıp kullanılmaya başlandığında bir çok yararı beraberinde getirecektir. Süper hızları sayesinde bir çok deney ve simülasyon bilgisayarlar ile çok hızlı sürede yapılabilecek, bu da daha güvenli ulaşım enerji korunumu yüksek makineler, daha efektif tedavi yöntemleri gibi farklı alanlarda farklı konularda araştırmaları ileriye taşıyacaktır.

Yanlış ellere geçmeleri durumunda kötü sonuçlar da doğruabilecek bu teknoloji, her alanda oldugu gibi bazı riskleri de taşımaktadır. Şifrelerin arkasında korunan banka transferlerini geçmek, devlet verilerine ulaşmak kuantum bilgisayarlar ile hiç olmadığı kadar kolay olabilir.

Bu yüzden her teknolojik gelişmede olduğu gibi bu alanda da dikkatli ve sorumlu davranmak son derece önem arz etmektedir.

Bir Cevap Yazın

Your email address will not be published.

*