Kuantum Bilgisayarı Nedir? Nasıl Çalışır?

Kuantum bilgisayarı, dünyada yalnızca birkaç tane üreticisi olan, henüz tüketicilere yönelik üretilmeyen bilgisayarlarlardır. Ancak, her ne kadar çalışma aşamasında olsa da yakın zamanda tüm dünyanın en büyük teknoloji harikalarından biri olacağını, şimdiden söyleyebiliriz. Tıpkı ilk bilgisayarlar gibi ulaşılması zor görünse de kuantum bilgisayarlarının, zamanla büyük bir öncü olacağı tahmin ediliyor. O günler gelmeden önce Kuantum bilgisayarları hakkında bilgi toplamak isteyenler için, öncelikle kuantum bilgisayarlarının, mükemmel bir kuantum mekaniğine sahip olan ve henüz geliştirilme aşamasında olan bir cihaz olduğunu söyleyebiliriz.

Geleceğin Bilgi İşlem Teknolojisi Kuantum Bilgisayarlar

Kuantum bilgisayarları henüz geliştirilme aşamasında olsalar da teknik zorlukların zamanla onarılacağını ön görülüyor. Geleceğin önemli bir bilgi işlem aracı olması beklenen bu cihazlar, her geçen gün gelişen teknolojinin bizlere sunduğu eşsiz cihazlar olma yolunda ilerliyor. Kuantum bilgisayarı hakkında tüm bilgiyi öğrenerek, geleceğin teknolojisini şimdiden hayal edebilirsiniz. Sizler için Kuantum bilgisayarı hakkındaki henüz elde edilen tüm bilgileri araştırdık. Kuantum bilgisayarı hakkındaki tüm bilgiye yazımızdan ulaşabilirsiniz.

Kuantum Bilgisayarı Nedir?

Kuantum bilgisayarlar, şuan için çalışmalar devam etse de geleceğin teknolojisi harikalarından biri olarak karşımıza çıkıyor. Tam olarak geliştirildiğinde, dünyanın seyrini değiştirecek, büyük bir teknolojik gelişme olacağını söyleyebiliriz. Sıradan bir bilgisayar ile kıyasladığımızda çok daha yüksek verimli işlem gücüne sahip olan bu bilgisayarlar, bit birimleri yerine, ''qubit'' adı verilen birimler ile bilgi depoluyorlar. Bu sayede sıradan bilgisayarlar ile kıyaslanamayacak derecede hızlı olduklarını görüyoruz.

Geliştirildiğinde bir teknoloji öncüsü olması muhtemel olan kuantum bilgisayarlar, özellikle bilim insanlarının çalışmalarında en büyük yardımcılardan biri olabilir. Bu sayede çalışmalar, geleceğin yeni buluşları için inanılmaz kuvvetli bir köprü olma yolunda ilerliyor.

Kuantum Bilgisayarı Nasıl Çalışıyor?

Kuantum bilgisayarı, geleneksel bilgisayarlardan farklı olarak, kuantum mekaniğini temel alan bilgisayarlar olarak karşımıza çıkıyor. Bu bilgisayarlar ''qubit'' adı verilen kuantum fiziksel kavramını kullanıyorlar. Günümüzdeki klasik bilgisayarların 0 ve 1 olarak ifade edilen bitler ile çalıştığını biliyoruz. Kuantum bilgisayarları ise 0 ve 1 olabilen qubitleri kullanarak, hesaplamaları klasik bilgisayarlara oranla daha hızlı şekilde yapabiliyor.

Kuantum fiziği hakkında bilgi sahibi değilseyseniz, sizlere şu şekilde bir açıklama yapabiliriz, kuantum fiziğinde bir atom altı parçacığı, bir elektron ya da bir photon aynı anda iki farklı yerde bulunabilir. Bu olaya ''Superposition'' diyoruz. Bu sayede bir kuantum biti ya da qubit, aynı anda hem 1'i hem de 0'ı saklayabiliyor. Sonucunda ise 2 qubitlik veri, bir seferde 4 değeri içeriyor. Qubit sayısının artması ise gücü de katlanarak artırıyor. Sonucunda ise bilgisayarda mükemmel bir hız gözlemleniyor.

Kuantum Bilgisayarına Neden İhtiyaç Duyuyoruz?

40 yıldan uzun süredir bilgisayarların gelişimi yalnızca bilgisayarların parçalarını küçültmekle ilgiliydi. Ancak bu durumun fiziksel sınırları olduğunu söyleyebiliriz. Transistörler fazla küçüldüğünde güvenilir çalışmamaya başlıyor. Tam da bu yüzden, Google ya da IBM gibi büyük teknoloji şirketlerinin kuantum bilgisayarları ile ilgili yoğun araştırmalar yaptığını görüyoruz. Bunların yanı sıra NASA ve Avrupa Birliği de bu konuda araştırma yapan birçok şirket arasında yer alıyor.

Belirli problemleri çözmek için, paralel hesaplama yetenekleriyle özel olarak tasarlanan bu algoritma, çok daha üst düzey bir bilgisayarı gözler önüne seriyor. Basitçe anlatmamız gerekirse, kuantum bilgisayarların, karmaşık matematiksel problemler ve kriptografik işlemler ya da kimyasal tepkimeler gibi konularda daha etkin modelleme özelliğine sahip olduğunu söyleyebiliriz.

Henüz gelişme sürecinde olsa da gelişmiş kuantum bilgisayarlar, evren simülasyonlarını çalıştırma, hiç bilmediğimiz dünyalar hakkında bizlere bilgi verme ya da sanal dünya mimarilerinde kullanılabilir. Kullanım alanında sınır olmayan bu bilgisayarlar, milyarlarca, desilyonlarca ihtimali aynı anda hesaplama gücüne sahipler. Elbette bir şimdilik bu durum hayal gibi görünse de ihtimalleri gözden kaçırmamak gerekiyor.

Kuantum Bilgisayarının Tarihi

Kuantum bilgisayarlarının tarihi için çok geriye gitmemize gerek kalmıyor. İlk kuantum bilgisayarı 1981 yılında Argonne Ulusal Laboratuvarındaki fizikçi olan Paul Benioff tarafından teorize ediliyor. IBM'de bir fizikçi olarak görev yapan Paul Benioff, kuantum mekaniğinin bilgisayara nasıl uygulanabileceğini gösteren bir makale yayınlamıştı. Bu teorinin, kuantum bilgisayarlarının araştırılması ve geliştirilmesinde çok büyük rol oynadığını söyleyebiliriz. Teorinin ismi ise ''Quantum Turing Machine'' olarak karşımıza çıkıyor. Klasik Turing makinelerinin, kuantum mekaniği prensibine dalarak nasıl genişletebileceğini anlatıyor.

Zamanın Yönünü Değiştiren Kuantum Bilgisayarı Deneyleri

En dikkat çekici deneyin yakın zamanlardaki, ''zamanın yönünü tersine çevirme deneyi'' olduğunu söyleyebiliriz. 2019 yılında yapılan Rus, Amerika ve İsviçre bilim insanlarının yürüttüğü çalışmanın, temel fizik kurallarını terse düşürdüğü ve evrenin kurallarının kökünden değişme potansiyeli olan bir deney olduğunu görüyoruz. Scientific Reports'ta yayımlanan araştırmada, "Zamanın termodinamik yönünün tersine hareket eden bir durumu yapay olarak yaratmayı başardık" sözleriyle Gordey Lesovik'in herkesi heyecanlandırdığına tanık olmuştuk.

Deneyde, kuantum bilgisayarındaki kubitlerin daha karmaşık şekilde 0'dan 1'e ve sonrasında, tam tersi yönde veri birimi değerinin değiştiği söyleniyor. Ancak iki qubit ile çalışıldığında, geri döndürme oranının %85 azaldığı görülüyor. Üç qubit ise %50 oranında düşüş yaşanıyor. Elbette bu deneyin bir zaman makinesi icadı için önemli bir ihtimal olmasa da, kuantum bilgisayarları için oldukça önemli bir gelişme olduğunu söyleyebiliriz.

Kuantum Bilgisayarının Avantajları Nelerdir?

Kuantum bilgisayarının, geleceğin teknolojisi olduğunu ve henüz tam olarak tamamlanmış bir bilgisayar olmadığını artık biliyoruz. Bu bilgisayar sayesinde birçok buluş ve teknolojik gelişim yaşanabilir. Bu durum hem tıbbi hem de teknolojik anlamda karşımıza çıkabilir. Bilgisayarın potansiyel avantajlarını ise sizlere şu şekilde sıralayabiliriz;

• Kuantum bilgisayarları öncelikle bilim insanları için mucizevi bir cihaz olarak karşımıza çıkıyor. Deneyler ve çalışmalar yapılarak birçok buluşa kapı açılacağını söyleyebiliriz.
• Sağlık sektörü, yeni ilaçlar ve genetik tıbbi hedefler konusunda kuantum hesaplamayı kullanabilir, DNA araştırmalarında da birçok olumlu sonuca erişim sağlanabilir.
• Uzmanlar, kuantum simülasyonu yoluyla, Birleşmiş Milletler'in Sürdürülebilir Kalkınma Hedeflerine ulaşmasına yardımcı olacağı söylüyor. Örneğin, karbonmonoksit ve hidrojen gibi faydalı gazların üretiminde, kuantum bilgisayarlarının, verimli karbondioksit geri dönüşümünün sağlacağı yeni bir CO2 katalizörlerinin keşfinin hızlandırabileceği düşünülüyor.

Kuantum Bilgisayarı İçin Çalışma Yürüten Firmalar Hangileri?

Kuantum bilgisayarı için dünyanın önde gelen firmalarının çalışma yürüttüğünü ve büyük yatırım yaptığını görüyoruz. Başta IBM ve Google olmak üzere, D-Waves Systems, Alibaba, Nokia, Intel, Airbus, HP, Toshiba, Raytheon, Lockheed Martin, Rigetti, Biogen, Volkswagen, Mitsubishi, SK Telecom, NEC, ve Amgen gibi birçok şirket bu konuda çalışmalarına devam ediyor. Henüz net olarak açıklanan bir teknoloji olmasa da geleceğin teknolojisine herkesin yatırım yaptığını ve her geçen gün yeni çalışmalar yürüttüğünü söyleyebiliriz.