Quantum computing (1)

Giriş:

Bilgisayarlar 1950’lerde ve 1960’larda icat edildiklerinden beri, dijital modern yaşamın temel dayanak noktası haline geldi.Başlangıçta odaları kaplayıp,basit hesaplamalar yapmak için saatlerce çalışmak zorundalardı,bulundugum yıl 2018 ve şuanda hem taşınabilir hem de son derece güçlü hale geldiler.Klasik bilgisayarlar artık birçok insanın ceplerinde, masalarında, saatlerinde, televizyonlarında ve araçlarında bulunabiliyor.Daha güçlü bilgisayarlara olan talebimiz, daha fazla insan internete bağlandığında ortaya çıkmaya başladı.Bu istek klasik bilgisayarların hayatımıza entegre olmasına bağlı olarak artmaya devam ediyor.Fakat klasik bilgisayarların hiçbir zaman çözemeyeceği belli sorunlar var. Bir fincan kahvede kafein molekülünü düşünün. Şaşırtıcı bir düşünce demi ?.Mevcut veya inşa edilebilecek hiçbir klasik bilgisayarın, kafein modellemesi yapabilmesi ve ayrıntılı bir şekilde yapısını ve özelliklerini tam olarak anlayabilmesi klasik bilgisayarlar için yeterince karmaşıktır. Bu, kuantumun gucunun yettigi bir mücadeledir.Klasik bilgisayarlar bunu anliyamazlar.

Moore Yasası, kuantum mekaniği ile buluştuğunda…

1965 yılında dünyanın en büyük bilgisayar şirketlerinden birinin kurucularından Gordon Moore, Moore Yasası olarak bilinen şeyi anlattı.Fiziksel bir yasadan ziyade bir gözlem olan Moore yasası,bir bilgisayar çipine sığabilecek bileşenlerin sayısının her iki yılda iki katına çıktığını ve Gordon Moore bu gözlemin on yıllar boyunca geçerli olduğunu kanıtladığını fark etti. Bu yasaya göre, bilgisayarların işlem gücü ve bellek kapasitesi her iki yılda da iki katına çıkacaktı,ve haklı çıktı.1960’lı yıllarda birkaç bin bileşene sahip olan bilgisayar cipler ile başladık, cipler 2018 yılında birkaç milyar bileşen içeriyor. Bu bileşenlerin ne kadar küçük olabildiğiyle ilgili fiziksel bir sınır vardır ve bir atomun büyüklüğüne yaklaştıkça, kuantum mekaniğine yön veren tuhaf kurallar devreye girer.Kuantum dünyasını yöneten bu kurallar makro dünyadaki kurallardan çok farklıdır, çünkü bir bilgisayardaki ikili mantık konusundaki geleneksel anlayışımız artık etkili bir şekilde çalışmamaktadır.Kuantum yasaları olasılıklara dayanmaktadır,bu nedenle bu ölçekte bir bilgisayar artık ‘deterministik’ bir şekilde çalışmıyor, bu da kesin bir cevap veriyor demektir.Quantum computing bunun yerine, ‘olasılıkçı’ bir şekilde davranmaya başlar — Quantum bilgisayarının verdiği cevap olasılıklara dayanır,her sonuç dalgalanabilir,güvenilir bir cevap almak için birkaç kez denemek zorunda kalırız.Artan bilgisayar gücünü korumak istiyorsak, yeni bir yol bulmamız gerekecek. Bunun yerine kuantum mekaniğinin özelliklerini önlemek için çalışmak yerine, onları sömürmek için yollar bulmalıyız.

Bits and qubits

Masaüstünüzde, akıllı telefonunuzda veya dünyanın en büyük süper bilgisayarında,laptoplarda, metin, resim veya ses basit bir şekilde 0 ve 1 lerden oluşuyor.Evet,bu senin hayatta kalabilmen için nefes alman kadar gerçek.Klasik Bilgisayarlar bütün bu sayıların üzerine aritmetik hesaplamaları yaparak işlemlerini yaparlar.Örneğin, bir fotoğraftaki her piksele renk veya parlaklığı temsil eden sayılar atanıyor, bu sayılar daha sonra hesaplamalar ile görüntüyü düzenlemek veya görüntüyü terkrar oluşturmak için kullanılıyor.Klasik Bilgisayar, bu sayıları her gün kullandığımız decimal sayılar yerine binary biçiminde kaydeder.Binary içinde,yalnızca iki sayı vardır: 0 ve 1. Bir bilgisayarda, bunlar ‘bitler’ olarak bilinir; ‘ikili basamaklar’ın kısaltmasıdır.Bilgisayarınızdaki her bilgi, bu 0 ve 1 ile bir dize olarak saklanır.Yalnızca iki seçenek olduğu için, 1 veya 0, bunları çeşitli yöntemler kullanarak saklamanız kolaydır — örneğin, bir sabit sürücüdeki manyetik noktalar gibi,burada bahsettiğim bit, bir yönde (1) veya başka bir şekilde (0) mıknatıslanmış veya bitin küçük miktarda elektrik yükü (1) veya hiç şarj (0) olmadığı durumlarda. Bu 0 ve 1’lik kombinasyonlar, bilgisayara ne yapacağını söyleyen harfler, sesler ve komutlar da dahil olmak üzere neredeyse her şeyi temsil ediyor. Bir kuantum bilgisayarı, binary yerine qubits kullanır.Bunlar, spin, polarizasyon durumu gibi parçacıkların kuantum özelliklerini manipüle ederek bilginin depolandığı bir atom, iyon veya foton gibi parçacıklardır.Klasik bilgisayarlarda bitler anakart, ekran kartı ya da ses kartı gibi farklı donanım birimlerinde işlenerek bizlere yazı, görüntü, fotoğraf, video ya da ses çıktısı olarak iletilir. Her ne kadar bilgisayarınızda aynı anda hem müzik dinleyip hem internette gezinip hem de Word’ de metin yazıyor olsanız da bilgisayarınız, tüm bu işleri aynı anda değil, bir sıraya sokarak gerçekleştirir. Bunu oldukça süratli yapmış olduğu için de bizler bunu, aynı anda yapılıyormuş gibi algılarız. Aslına bakarsak bilgisayarda elde ettiğiniz her çıktı sırayla işlenmiş 0 ya da 1′ lerden başka bir şey değildir.Quantum bilgisayarı farklı çalışır.Qubitler, karmaşık koşullarda programlanır,koşulları formüle eder ve bu koşullar daha sonra kuantum dünyasının kurallarını izleyerek-Schrödinger’in dalga denklemini takip ederek- evrim geçirir.Her programlanmış qubit eş zamanlı olarak gelişir;

Hesaplamanın tüm adımları aynı anda alınır.

Matematikçiler, bu yaklaşımın klasik bir bilgisayarda çok zor veya zaman alan bir takım hesaplama görevlerini çözebileceğini bulmuşlardır.Bu yaklşaımın hızı muazzam düzeyde yavaş tır, ve programlayabileceğimiz karmaşıklıkla (yani kuantum bilgisayarın qubit sayısıyla birlikte) büyür.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir