Kuantum Bilgisayar Nedir?

Kuantum Bilgisayar Nedir?

Son yıllarda sıklıkla duyduğumuz kavramlardan biri de “kuantum fiziği” olmuştur. Kuantum fiziği, bizim bildiğimiz evrende geçerli olan tüm fizik kurallarının geçersiz olduğu bir evren modellemesidir. Kuantum fiziği;”Her şey her yerde aynı anda var olabilir.” fikrine dayanan teorik bir evren fikrine dayanır. İşte kuantum evrenindeki fizik kurallarına göre işlem yapan bilgisayarlara da “kuantum bilgisayarlar” denir. Peki, kuantum bilgisayarlar nasıl işlem yapar? Diğer bilgisayarlardan farkı nedir?



Öncelikle kuantum bilgisayarların nasıl işlem yapabildiğini anlamak için sıradan, evlerimizde bulunan bilgisayarların nasıl işlem yaptığını bilmek gerekir. Sıradan bilgisayarların işlem yapabilmesini işlemciler sağlar. Bu işlemciler, üzerinde milyarlarca sayıda aynı sıraya dizilmiş transistörlerden meydana gelir.İşlemci üzerindeki  transistörler milimetrenin binde biri kadar bir alan kaplarlar.  Sıradan bilgisayarlarda bu transistörler arasındaki elektrik akımları işlemin cinsini belirler. Eğer elektron akışı varsa 1, yoksa 0 olarak adlandırılır. Bu sıfır ve birlere de “Bit” adı verilir. İşte sıradan bilgisayarlar 0 ve 1’leri temel alarak işlem gerçekleştirir. Örneğin; siz klavye üzerinden ‘A’ harfine bastınız diyelim. İşlemci, sizin yaptığınız seçimi anlamak için klavyenin göndermiş olduğu elektrik akımını “Bit serisi” haline dönüştürür. yani” 001101” şeklinde bir dil haline getirir. İşlemci, klavyeden  gelen bu elektrik akımını bu şekilde yorumlar. Yorumladığı bu sayıları ekran kartına gönderir ve böylece siz ekranda “A” harfini görmüş olursunuz. Sadece klavyeden yaptığınız işlemler değil! Bildiğiniz tüm işlemler; müzikler, resimler, oyunlar kısaca bilgisayar ekranında gördüğünüz her şey bitlerden oluşur. Günlük hayatlarımızda sıkça kullandığımız kilobayt, megabayt, gigabayt gibi pek çok kavram da çok sayıda  bitlerden, yani 0 ve 1’lerden meydana gelir.Kuantum Bilgisayar Nedir?

Kuantum bilgisayarlarda da ise sıfırlar ve birler bulunmamaktadır. Onun yerine Qbit adı verilen birimler kullanılır. Qbit, sonsuz rakamlar dizisi anlamına gelir. Yani kuantum bilgisayarların işlemcileri sonsuz sayıdaki rakamları kullanabilmektedirler.Bu rakam sıfırda olabilir 0.125’de olabilir. Hatta bir atomun kuantum fiziğine göre aynı anda her yerde olabilmesi gibi  kuantum bilgisayarların işlemcilerinde aynı rakam aynı anda var olabilmektedir. İşte kuantum bilgisayarların kullandıkları bu sayıların tamamına “süper durum” adı verilmektedir. Sonuç olarak sonsuz ihtimalli bir işlemci, sıradan işlemcilere oranla çok daha fazla veri taşıma potansiyeline sahiptir. Ayrıca kuantum işlemcilerde transistörler yerine mikro ölçeklerde fiber obtik kablolar kullanılır. Bu sayede kuantum bilgisayarlar ışık hızına yakın bir sür’atle işlem yapabilmektedir.

Buraya kadar kuantum bilgisayarların çalışma mantığı size çok karışıkmış gibi gelebilir. O yüzden de kafanızdaki soru işaretlerini gidermek için kuantum bilgisayarların çalışma mantığını bir örnekle açıklamaya çalışalım…

Diyelim ki; siz bin odalı bir sarayda telefonunuzu kaybettiniz. Ancak hangi odada kaybettiğinizi hatırlayamadınız. Kaybettiğiniz telefonu bulmak için ne yapmanız gerekirdi? Eğer sizin için bu telefon gerçekten önemliyse, o halde bin odalı sarayın odalarını telefonu bulmak için tek tek gezmeniz gerekirdi. Bu durum elbette çok fazla zaman harcamanız anlamına gelmektedir. İşte sıradan bilgisayarlar bu şekilde çalışırlar. Yani bir işlemin sonucunu bulmadan diğer işlemi çözmeye geçemezler. Ancak kuantum bilgisayarlarda durum çok daha farklıdır. Saray örneğinden yola çıkarsak. Bu sefer de odaları tek tek gezmek yerine kendinizin bin farklı kopyasını üretebildiğinizi hayal edin.. Her bir odaya tek tek bakmak yerine tüm odalara aynı anda bu kopyaları göndererek bakabildiğinizi düşünün… O halde telefonunuzu bulmanız daha kısa sürmez miydi? İşte kuantum bilgisayarlar da tıpkı saray örneğinde olduğu gibi bir problemin çözümünü bulmak için tek bir yolu değil, milyonlarca farklı yolu aynı anda deneyebilmektedir. Böyle bir şey olmaz demeyin!.. Kuantum evreninde her şey mümkündür…

Günümüzde gerçek anlamda tamamlanmış, faaliyette olan bir kuantum bilgisayar bulunmamaktadır. Ancak Google gibi IBM gibi firmalar bu konuda bazı çalışmalar yapmaktadırlar. Hatta bu firmalar bu konuda adımlar atarak neredeyse bir kuantum bilgisayar gibi çalışan işlemciler yapmayı başarmışlardır. Ancak Google ve IBM firmalarının yapmış oldukları kuantum bilgisayarlar halen yeni doğmuş bir bebek gibidirler. Yani Google ve IBM firmalarının denemekte oldukları bu kuantum bilgisayarlar, sıradan bilgisayarların atası olan “Abaküs” gibidirler. Ancak yine de sıradan bilgisayarlardan bir kaç milyon kat daha hızlı işlem yapabilmektedirler.

Diyelim ki; tüm yönleriyle tamamlanmış bir kuantum bilgisayar günümüzde kullanılabiliyor olsaydı. O halde bu bilgisayarın işlem kapasitesi tam olarak ne olurdu? Bunu şöyle bir örnekle açıklayabiliriz. Bir kuantum bilgisayarın, bir saniye boyunca yapabileceği işlemi süper bir bilgisayar ancak üç buçuk ayda yapabilirdi. Üstelik süper bilgisayarlar sıradan bilgisayarlara oranla bir saniyede yaklaşık olarak 1 milyon kat daha hızlı işlem yapabilmektedirler. Eğer gerçek manada yapılmış bir kuantum bilgisayarın işlem gücünü sıradan bilgisayarlarla karşılaştıracak olursak… Kuantum bilgisayarların dört saatte yapabildiği işlem ile, ilk bilgisayardan bu yana yapılmış tüm bilgisayarların yapmış olduğu tüm işlemlerden daha fazla işlem gerçekleştirilmiş olacaktı.  Bu gerçekten de hayallerin çok ötesinde işlem gücü anlamına gelmektedir…

Peki kuantum bilgisayarlar bu işlem hızına nasıl ulaşabilmektedirler?

Daha önce de söylediğim gibi, sıradan bilgisayarlar nano transistörler kullanırlar. Kuantum bilgisayarlar ise fiber optik nano kablolar kullanırlar. İşte sıradan bilgisayarların kullandıkları transistörlerin işlem gücünü tarif etmek için “Gigahertz” kavramı kullanılır. Mutlaka bir yerlerde görmüşsünüzdür; 2.5 Ghz, 3.8 Ghz diye… İşte gigahertz, o işlemcinin bir saniyede kaç işlem yapabildiğini gösteren semboldür. Örneğin; 2.5 Ghz işlemcili bir bilgisayarın bir saniyede yaptığı işlem 2.5 milyardır. Ancak kuantum bilgisayarlar için Ghz kavramı kullanılamaz! bunun nedeni kuantum bilgisayarların neredeyse ışık hızına yakın bir sür’atle işlem yapabilmeleridir. Işık hızının saniyede 300.000 kilometre sür’atle hareket ettiğini düşünürsek ve dünyanın etrafını bir saniyede 7 kez dolana bildiğini düşünürsek. Bir işlemin küçücük işlemci içinde ışık hızında hareket etmesi sizce ne anlama gelir? Bir düşünün…

Ne zaman evime bir kuantum bilgisayar alabileceğim?

Görünüşe göre hiç bir zaman!… Tabii ileriki yılların neler getireceğini kimse bilemez ama günümüzdeki şartlar göz önüne alındığında bir kuantum bilgisayarın evlerde kullanılması şimdilik imkansız gibi görünmektedir. Bunun bir kaç nedeni bulunmaktadır. Şimdi bu nedenleri sıralayalım;

1-Kuantum bilgisayarlar çok aşırı ısınır. 

Sıradan işlemcilerin bile az çok nasıl ısındığını biliriz. Eğer bu işlemcilerde soğutucu sistemler olmasaydı bugünkü bilgisayarları bir kaç dakikadan fazla kullanamazdık. Bir de kuantum bilgisayarların işlem hızını düşününce herhalde bu işlemcileri soğutmak için nasıl bir sistem kurulması gerektiğini hayal edebilirsiniz? Google’nin yapmış olduğu kuantum işlemciyi soğutmak için koskoca bir fabrika kurulmuştur. Bu işlemcinin helyumla soğulduğunu ve işlemcinin bulunduğu ortamın uzaydan bile daha soğuk olduğunu biliyor musunuz? Öyle ki; işlemcinin bulunduğu ortam -120 derecede sabit tutulmaya çalışılmaktadır. İşte bu nedenle kuantum işlemcili bir bilgisayarı evlerimizde kullanmamız pek mümkün görülmemektedir.

2-Vakumlu bir ortam

Hadi diyelim ki ısınma problemini bir şekilde hallettiniz!.. Bu sefer bu işlemci için tamamen yalıtımlı havanın dahi giremediği bir ortam oluşturmanız gerekmektedir. Çünkü; kuantum bilgisayarların işlemcileri elektronlar ile çalışır. İşlemler sırasında nono kablolar üzerinde gidip gelen eletronlar bir tek atom parçasının bile teması yaptığınız işlemin tamamen hatalı olmasına neden olurlar… O yüzden de kuantum işlemcilerin bulunduğu ortama en ufak atom parçasının bile girmemesini sağlamalısınız…

3-Kuantum bilgisayarlar sıradan işlemler için kullanılamaz!…

Kuantum bilgisayarlarla “Şuradan bir GTA açayım oynayayım!..” veya “Bir kaç satır yazı yazayım…” diyemezsiniz. Çünkü; kuantum bilgisayarlar sıradan işlemleri yapmakta zorlanırlar. En azından şimdiki örnekleri böyle… Ancak tek bir işe yönelik işlemlerde sıradan bilgisayarlardan çok daha hızlı oldukları görülmüştür. İleriki yıllarda bile tam olarak yapılmış kuantum bilgisayarların sıradan işlemleri yaparken sıradan bir bilgisayardan farkının olmayacağı ileri sürülmektedir. Ancak çözülmesi aylar hatta yıllar alacak proplemleri saniyeler içinde çözebileceklerdir. O yüzden de bir kuantum bilgisayara doğru sorular sormak gerekir. Doğru soruları sorduğunuzda doğru cevapları da almanız mümkündür.

Kuantum bilgisayarları elimizde geldiği kadarıyla sade bir dille anlatmaya çalıştık. Umarım anlaşılmıştır! Son olarak IBM firmasının yapmış olduğu kuantum bilgisayar, bulut sistemi ile tüm insanlara açılmıştır. Aşağıdaki linkten IBM kuantum bilgisayarına bağlanarak ona doğru bir soru sormayı başarabilirsiniz. Zira bu zamana kadar ona doğru soru sormayı başaran tek bir insan dahi olmamıştır…

IBM’in Kuantum Bilgisayarına bağlanmak için tıkla…

Sosyal Medyada Paylaşın;

Facebook Yorumları