Bugunun akıllı telefonları, 50 yıl oncesinin oda buyukluğundeki bilgisayarlarının işlem gucune sahipler. Ancak, bilgisayar devriminin başlangıcından beri teknolojide atılan olağanustu adımlarla bile, gunumuzun klasik bilgisayarlarının cozemediği yığınla sorun var ve cozumleri kuantum bilgisayarlarda aranıyor. Kullandığımız bilgisayarlarda, transistorler olarak bilinen ve neredeyse bir atom kadar kucuk olan bellek uniteleri geliştirmiş olsak da, artık tamamen yeni bir […]
Bugunun akıllı telefonları, 50 yıl oncesinin oda buyukluğundeki bilgisayarlarının işlem gucune sahipler. Ancak, bilgisayar devriminin başlangıcından beri teknolojide atılan olağanustu adımlarla bile, gunumuzun klasik bilgisayarlarının cozemediği yığınla sorun var ve cozumleri kuantum bilgisayarlarda aranıyor. Kullandığımız bilgisayarlarda, transistorler olarak bilinen ve neredeyse bir atom kadar kucuk olan bellek uniteleri geliştirmiş olsak da, artık tamamen yeni bir yaklaşımla, tamamen farklı bilgisayarlar tasarlamak zorundayız.
Klasik Bilgisayarların Sınırları
Klasik bir bilgisayar, gecmişte insanlığın hayal bile edemeyeceği pek cok şeyi yapmamıza yardımcı olmuş olsa da, aslında, girdiğimiz verilerle ilgili işlemleri yapmak uzere, iki durumu (evet-hayır, ac-kapa gibi) temsil etmek icin 0 ve 1 değerlerinden oluşan bit dizilerini kullanan bir tur hesap makinesidir. Amac, kuantum bilgisayarların klasik bilgisayarların yerini alması değil, klasik bilgisayarların yeteneklerinin otesindeki karmaşık sorunları cozmek icin kullanacağımız farklı bir arac uretmektir. Depolamamız gereken bilgilerin surekli arttığı “buyuk veri” (big data) dunyasında, genellikle klasik bilgisayarlar bir seferde bir işi yapmakla sınırlı olduğundan, problemler ne kadar karmaşık olursa işlemler o kadar uzun zaman ve enerji tuketmektedir. Gunumuzun bilgisayarları icin, cok fazla guc ve zaman gerektiren ve başa cıkılamaz gorulen problemler, kuantum bilgisayarların kolaylıkla cozeceği tahmin edilen problemlerdir.
Kuantum Bilgisayarların Gucu
Alan Turing’in 1936’da icat ettiği “Turing makinesi”, kuantum bilgisayarın teorik bir modelidir ve aynı zamanda evrensel kuantum bilgisayarı olarak da bilinmektedir. Soyut bir makineyi tanımlayan bu matematiksel hesaplama modeli, sadeliğine rağmen, herhangi bir bilgisayar algoritması verildiğinde, bu algoritmanın mantığını simule edebilen bir Turing makinesi oluşturabilmektedir. Kuantum alanı, 1980’de Paul Benioff ve Yuri Manin, 1982’de Richard Feynman, 1985’te David Deutsch tarafından başlatıldı ve geliştirildi. Atom ve atom altı parcacıkların dunyasında, parcacıklar aynı anda birden fazla durumda bulunabilmekte ve alışılmadık şekillerde davranabilmektedir. Kuantum bilgisayarlarda da bu yetenekten yararlanılmaktadır.
Geleneksel bilgisayarların kullandığı bit yerine, kuantum bilgisayarlar kubit olarak adlandırılan kuantum biti kullanmaktadır. Farkı anlamak icin, orneğin bir kure hayal edildiğinde, bir bit, kurenin iki kutbundan birinde olabilir, ama bir kubit, kurenin herhangi bir noktasında var olabilir. Bu ozellik, kubitleri kullanan bir bilgisayarın, muazzam miktarda bilgiyi depolayabileceği ve klasik bir bilgisayardan daha az enerji kullanacağı anlamına gelmektedir. Geleneksel fizik yasalarının artık gecerli olmadığı bu alanda, bugun kullandığımızdan cok daha hızlı (bir milyon kat veya daha hızlı) olan işlemciler uretilebilecektir.
Neden Kuantum Bilgisayarlara Gecmek Zorundayız?
Bilgisayar endustrisi uzerindeki, bilgisayarları daha verimli hale getirmenin yollarını ivedilikle bulma konusundaki baskı, klasik yontemlerle uretilmiş bilgisayarlarla, enerji acısından verimliliğin sınırlarına ulaşılmış olunmasıdır. 2040 yılına gelindiğinde, artık dunyanın dort bir yanındaki sayısız bilgisayarlara guc sağlayabilecek enerji kapasitesinin sonuna gelinmiş olacak. Acıkcası, kuantum bilgisayarlar yeterince hızlı geliştirilemezse, klasik bilgisayarlara dayalı sistemler olmeye başlayacak.
Kuantum bilgisayarların dunyamızda neleri değiştireceğini tahmin etmek zor. Cunku tamamen yeni bir fizik alanındaki buluşların, tum sektorlerde yaratacağı değişimler ve daha once hic akla gelmeyen cozumler ve kullanımlar olacak. Fakat klasik bilgisayarların dunyamızı sadece iki secenekli (0 ve1) basit bir bit kullanımıyla nasıl değiştirdiğine baktığımızda, milyonlarca hesaplamayı aynı anda yapabilen kubit işlem gucunun gercekleştirebileceği neredeyse sınırsız olağanustu olasılıklar hayal gucumuzun sınırlarını zorluyor.
Bilinen, her endustri icin oyunun kurallarının değişeceği ve iş yapma bicimimizde, yeni ilac ve malzemeler icat etmemizde, verileri korumamızda, hava durumu olayları ve iklim değişikliği tahminlerinde buyuk etkileri olacağıdır. IBM ve Google gibi dunyadaki en etkili şirketlerin ve ABD, Rusya, Cin gibi ulkelerin kuantum teknolojisine yatırım yapması tesaduf değildir.
Bugunun akıllı telefonları, 50 yıl oncesinin oda buyukluğundeki bilgisayarlarının işlem gucune sahipler. Ancak, bilgisayar devriminin başlangıcından beri teknolojide atılan olağanustu adımlarla bile, gunumuzun klasik bilgisayarlarının cozemediği yığınla sorun var ve cozumleri kuantum bilgisayarlarda aranıyor. Kullandığımız bilgisayarlarda, transistorler olarak bilinen ve neredeyse bir atom kadar kucuk olan bellek uniteleri geliştirmiş olsak da, artık tamamen yeni bir yaklaşımla, tamamen farklı bilgisayarlar tasarlamak zorundayız.
Klasik Bilgisayarların Sınırları
Klasik bir bilgisayar, gecmişte insanlığın hayal bile edemeyeceği pek cok şeyi yapmamıza yardımcı olmuş olsa da, aslında, girdiğimiz verilerle ilgili işlemleri yapmak uzere, iki durumu (evet-hayır, ac-kapa gibi) temsil etmek icin 0 ve 1 değerlerinden oluşan bit dizilerini kullanan bir tur hesap makinesidir. Amac, kuantum bilgisayarların klasik bilgisayarların yerini alması değil, klasik bilgisayarların yeteneklerinin otesindeki karmaşık sorunları cozmek icin kullanacağımız farklı bir arac uretmektir. Depolamamız gereken bilgilerin surekli arttığı “buyuk veri” (big data) dunyasında, genellikle klasik bilgisayarlar bir seferde bir işi yapmakla sınırlı olduğundan, problemler ne kadar karmaşık olursa işlemler o kadar uzun zaman ve enerji tuketmektedir. Gunumuzun bilgisayarları icin, cok fazla guc ve zaman gerektiren ve başa cıkılamaz gorulen problemler, kuantum bilgisayarların kolaylıkla cozeceği tahmin edilen problemlerdir.
Kuantum Bilgisayarların GucuAlan Turing’in 1936’da icat ettiği “Turing makinesi”, kuantum bilgisayarın teorik bir modelidir ve aynı zamanda evrensel kuantum bilgisayarı olarak da bilinmektedir. Soyut bir makineyi tanımlayan bu matematiksel hesaplama modeli, sadeliğine rağmen, herhangi bir bilgisayar algoritması verildiğinde, bu algoritmanın mantığını simule edebilen bir Turing makinesi oluşturabilmektedir. Kuantum alanı, 1980’de Paul Benioff ve Yuri Manin, 1982’de Richard Feynman, 1985’te David Deutsch tarafından başlatıldı ve geliştirildi. Atom ve atom altı parcacıkların dunyasında, parcacıklar aynı anda birden fazla durumda bulunabilmekte ve alışılmadık şekillerde davranabilmektedir. Kuantum bilgisayarlarda da bu yetenekten yararlanılmaktadır.
Geleneksel bilgisayarların kullandığı bit yerine, kuantum bilgisayarlar kubit olarak adlandırılan kuantum biti kullanmaktadır. Farkı anlamak icin, orneğin bir kure hayal edildiğinde, bir bit, kurenin iki kutbundan birinde olabilir, ama bir kubit, kurenin herhangi bir noktasında var olabilir. Bu ozellik, kubitleri kullanan bir bilgisayarın, muazzam miktarda bilgiyi depolayabileceği ve klasik bir bilgisayardan daha az enerji kullanacağı anlamına gelmektedir. Geleneksel fizik yasalarının artık gecerli olmadığı bu alanda, bugun kullandığımızdan cok daha hızlı (bir milyon kat veya daha hızlı) olan işlemciler uretilebilecektir.
Neden Kuantum Bilgisayarlara Gecmek Zorundayız?Bilgisayar endustrisi uzerindeki, bilgisayarları daha verimli hale getirmenin yollarını ivedilikle bulma konusundaki baskı, klasik yontemlerle uretilmiş bilgisayarlarla, enerji acısından verimliliğin sınırlarına ulaşılmış olunmasıdır. 2040 yılına gelindiğinde, artık dunyanın dort bir yanındaki sayısız bilgisayarlara guc sağlayabilecek enerji kapasitesinin sonuna gelinmiş olacak. Acıkcası, kuantum bilgisayarlar yeterince hızlı geliştirilemezse, klasik bilgisayarlara dayalı sistemler olmeye başlayacak.
Kuantum bilgisayarların dunyamızda neleri değiştireceğini tahmin etmek zor. Cunku tamamen yeni bir fizik alanındaki buluşların, tum sektorlerde yaratacağı değişimler ve daha once hic akla gelmeyen cozumler ve kullanımlar olacak. Fakat klasik bilgisayarların dunyamızı sadece iki secenekli (0 ve1) basit bir bit kullanımıyla nasıl değiştirdiğine baktığımızda, milyonlarca hesaplamayı aynı anda yapabilen kubit işlem gucunun gercekleştirebileceği neredeyse sınırsız olağanustu olasılıklar hayal gucumuzun sınırlarını zorluyor.
Bilinen, her endustri icin oyunun kurallarının değişeceği ve iş yapma bicimimizde, yeni ilac ve malzemeler icat etmemizde, verileri korumamızda, hava durumu olayları ve iklim değişikliği tahminlerinde buyuk etkileri olacağıdır. IBM ve Google gibi dunyadaki en etkili şirketlerin ve ABD, Rusya, Cin gibi ulkelerin kuantum teknolojisine yatırım yapması tesaduf değildir.