Kuantum bilgisayar nedir? Bu rehberimiz de bu sorunun cevabını arayacağız.
Kuantum hesaplamayı çevreleyen çok fazla yutturmaca var ve bunun iyi bir nedeni de var. Kuantum hesaplama, atomların bilgiyi nasıl işlediğini yöneten aynı kurallara dayalı bilgi işlemdir.
Evdeki bilgisayarınızın mantıksal devreleri kullanma şekline benzer şekilde, kuantum bilgisayarlar herkesin en sevdiği kuantum fenomeni süperpozisyonuna, dolanmasına ve girişimine dayanan “kuantum devreleri” kullanır.
Bu, bu yeni kuantum sistemlerinin en gelişmiş süper bilgisayarlarımızdan bazılarını bile utandıran matematiksel hesaplamalar yapmasına izin veriyor.
Kuantum Bilgisayar Neler Sunar?
Bir kuantum bilgisayar, işlem gücünde ileriye doğru büyük sıçramalar sağlamak için kuantum mekaniğinin neredeyse mistik fenomenlerinden bazılarını kullanır. Kuantum makineleri, bugünün ve yarının süper bilgisayarlarının en yetenekli bilgisayarlarını bile geride bırakmayı vaat ediyor.
Yine de geleneksel bilgisayarları silmeyecekler. Klasik bir makine kullanmak, çoğu sorunun üstesinden gelmek için hala en kolay ve en ekonomik çözüm olacaktır. Ancak kuantum bilgisayarlar, malzeme biliminden ilaç araştırmalarına kadar çeşitli alanlarda heyecan verici ilerlemeleri desteklemeyi vaat ediyor.
Şirketler, elektrikli otomobiller için daha hafif ve daha güçlü piller gibi şeyler geliştirmek ve yeni ilaçlar yaratmaya yardımcı olmak için onlarla zaten deneyler yapıyor. Bir kuantum bilgisayarın gücünün sırrı, kuantum bitleri veya kübitleri üretme ve işleme yeteneğinde yatmaktadır.
Kübit Nedir?
Günümüz bilgisayarları 1 sn veya 0 sn’yi temsil eden bir elektriksel veya optik darbe akışı olan bitler kullanıyor. Tweetlerinizden ve e-postalarınızdan Spotify şarkılarınıza ve YouTube videolarınıza kadar her şey aslında bu ikili rakamların uzun dizileridir.
Örnek: 010100010100111111000101010000010111110100101010101000000000111111
Öte yandan kuantum bilgisayarlar, tipik olarak elektronlar veya fotonlar gibi atom altı parçacıklar olan kübitleri kullanır. Kübit üretmek ve yönetmek, bilimsel ve mühendislik açısından bir zorluktur. IBM, Google ve Rigetti Computing gibi bazı şirketler, derin uzaydan daha soğuk sıcaklıklara soğutulmuş süper iletken devreler kullanır. IonQ gibi diğerleri, elektromanyetik alanlardaki atomları ultra yüksek vakumlu odalarda bir silikon çipte yakalar. Her iki durumda da amaç, kübitleri kontrollü bir kuantum durumunda izole etmektir.
Qubitlerin bazı ilginç kuantum özellikleri vardır; bu, bağlı bir gruplarının aynı sayıda ikili bitten çok daha fazla işlem gücü sağlayabileceği anlamına gelir. Bu özelliklerden biri süperpozisyon, diğeri dolaşıklık olarak bilinir.
Süperpozisyon Nedir?
Qubit’ler aynı anda 1 ve 0’ın çok sayıda olası kombinasyonunu temsil edebilir. Bu eşzamanlı olarak birden fazla durumda olma yeteneğine süperpozisyon denir. Araştırmacılar, kübitleri süperpozisyon haline getirmek için hassas lazerler veya mikrodalga ışınları kullanarak onları manipüle ediyor.
Bu mantığa aykırı fenomen sayesinde, süperpozisyonda birkaç kübite sahip bir kuantum bilgisayar, aynı anda çok sayıda potansiyel sonucun üzerinden geçebilir. Bir hesaplamanın nihai sonucu, yalnızca kübitler ölçüldüğünde ortaya çıkar ve bu da kuantum durumlarının hemen 1 veya 0’a “çökmesine” neden olur.
Kuantum Üstünlüğü Nedir?
Bir kuantum bilgisayarın, en güçlü süper bilgisayarın bile erişemeyeceği aşikar olan matematiksel bir hesaplamayı tamamlayabildiği noktadır.
Bunu başarmak için tam olarak kaç kübite ihtiyaç duyulacağı hala belirsiz çünkü araştırmacılar klasik makinelerin performansını artırmak için yeni algoritmalar bulmaya devam ediyor ve süper hesaplama donanımı daha iyi hale geliyor. Ancak araştırmacılar ve şirketler, dünyanın en güçlü süper bilgisayarlarından bazılarına karşı testler yaparak bu unvanı almak için çok çalışıyorlar .
Araştırma dünyasında bu dönüm noktasına ulaşmanın ne kadar önemli olacağı konusunda pek çok tartışma var . Şirketler üstünlüğün ilan edilmesini beklemek yerine IBM, Rigetti ve Kanadalı bir firma olan D-Wave gibi şirketler tarafından yapılan kuantum bilgisayarları denemeye başladı bile. Alibaba gibi Çinli firmalar da kuantum makinelerine erişim sunuyor. Bazı işletmeler kuantum bilgisayar satın alırken, diğerleri bulut bilişim hizmetleri aracılığıyla sunulanları kullanıyor.
Kuantum Bilgisayar ilk Olarak Nerede En Yararlıdır?
Kuantum bilgisayarların en umut verici uygulamalarından biri, maddenin davranışını moleküler seviyeye kadar simüle etmektir. Volkswagen ve Daimler AG (Mercedes vb.) gibi otomobil üreticileri, performanslarını iyileştirmenin yeni yollarını bulmaya yardımcı olmak için elektrikli araç pillerinin kimyasal bileşimini simüle etmek için kuantum bilgisayarları kullanıyor. Ve ilaç şirketleri, yeni ilaçların yaratılmasına yol açabilecek bileşikleri analiz etmek ve karşılaştırmak için onlardan yararlanıyor.
Kuantum bilgisayarlar, aynı zamanda optimizasyon problemleri için de harikadır çünkü çok sayıda potansiyel çözümü son derece hızlı bir şekilde çözebilirler.
Örneğin Airbus, uçaklar için yakıt açısından en verimli çıkış ve iniş yollarını hesaplamaya yardımcı olmak için bunları kullanıyor. Ve Volkswagen, tıkanıklığı en aza indirmek için şehirlerdeki otobüsler ve taksiler için en uygun rotaları hesaplayan bir hizmeti açıkladı. Bazı araştırmacılar ayrıca makinelerin yapay zekayı hızlandırmak için kullanılabileceğini düşünüyor.
Kuantum bilgisayarların tam potansiyellerine ulaşması birkaç yıl alabilir. Bunlar üzerinde çalışan üniversiteler ve işletmeler, bu alandaki yetenekli araştırmacı eksikliği ve bazı temel bileşenlerin tedarikçilerinin eksikliği ile karşı karşıyadır. Ancak bu egzotik yeni bilgi işlem makineleri sözlerini yerine getirirlerse, tüm endüstrileri dönüştürebilir ve küresel inovasyonu hızlandırabilir.
