Ana içeriğe atla

Kuantum Bilgisayarı

Kuantum bilgisayarı nedir? Nasıl yapılır? Evde kuantum bilgisayarı nasıl yapılır? İkinci el kuantum bilgisayarı alırken nelere dikkat etmeliyiz? Güzel olurdu dimi? Ama maalesef bu yazı o şekilde ilerlemiyor, şu şekilde ilerliyor;

Kuantum bilgisayarı özetle 'kuantum mekaniği yasalarına" göre çalışan bir bilgisayar sistemidir. Kullanmakta olduğumuz kişisel bilgisayarlara göre birçok açıdan farklılık gösterir. Bildiğiniz gibi bizim makineler bit diye bildiğimiz haberleşme ve depolama birimlerini kullanmaktadır. Bit'ler söz konusu olduğunda,bir cihaz ya da fiziksel bir sistem tarafından depolanabilecek bilginin maksimum değeri normal olarak sadece 2 farklı şekilde bulunabilir. 

Basitce bahsedersek, bir kapasitörün yüklü veya yüksüz olmasına göre, bir birimini 0 veya 1  durumlarından birinde olarak değerlendiririz. Fakat, kuantum bilgisayarlarında bit yerine q-bit (yada qubit)ler işlem görür.

Nedir q-bit?

Kuantum mekaniği yasalarına göre iki düzeyli sayılabilecek tüm sistemlerin q-bit bilgi taşıdığı söylenebilir. Yine aynı yasaların üst üste gelme (süperpozisyon) prensibi, bir q-bit'in hem 0 hem de 1 durumunu belirtir. 

Süperpozisyon prensibine değinmek için bir zar örneği verelim. Normalde zar atılmadan önce her bir sayının gelme olasılığı 1/6 dır diye düşünürüz. Bu prensipte ise zardaki altı durumun sanki altı zar atılmış gibi mevcut olduğunu, zara baktığımız anda beş durumun birden kaybolup da tek durumu gördüğümüzü düşünmek gerekir. Yani bir q-bit sadece 1 ve 0 değil, 1,0,10 ve 10 durumlarını barındırabilir.Genel olarak n q-bit sahibi bir kuantum bilgisayarı 2^n  farklı durumda olabilir.

Kuantum bilgisayarlarda süper iletkenler veya optik kablolar vasıtasıyla fotonlar q-bit birimi olarak kullanılabilmektedir.

Q-bitlerin süperpozisyon durumu, süper iletkenler veya optik kabloların sağlın sağladığı hız, normal bir bilgisayar ile kıyaslanamayacak kadar büyüktür.

Çok güçlü bilgisayalarla bile aylar sürecek bir şifre kırma işlemi, kuantum bilgisayarı ve uygun algoritma sayesinde saniyeden daha kısa sürede tamamlanabilir.

Google ve IBM gibi güçlü şirketlerde kuantum bilgisayarları bulunuyor. Maalesef kullanımı öyle bizim bilgisayarlar gibi kolay ve ucuz değil. Öncelikle çözülmek istenen problem için algoritma geliştirilmesi gerekiyor. 

Kuantum bilgisayarlarının kullanım alanları şimdilik çok geniş değil.

D-Wave isimli bir firma bu işe girişmiş ve optimizasyon,simulasyon, nesne algılama, video sıkıştırma gibi işler için kullanılabileceğini belirtmiştir.


Yine de kuantum bilgisayarının hesapladığı verilerin tercümesi için normal bir bilgisayar kullanılıyor.

Aman ben de alayım bir tane eve koyayım da komşunun wi-fi şifresini patlatayım diye düşünen arkadaşlara kötü haber, o iş öyle ucuz değil. 

Ayrıca bilgisayarın çalışma ortamında havanın vakumlanması gerekiyor çünkü havanın içerdiği gaz molekülleri geçici olarak işleme dahil oluphesaplama hatalarına yol açabiliyor. Soğutma için sıvı nitrojen, helyum gibi gazlar kullanılıyor. Bu sistemleri bir araya getirince oldukca alan kaplayan koca koca  ve gürültülü kabinler canlanıyor insanın gözünde.
Mesela kodlama yapayım şunda diyemiyorsunuz, çünkü sistem sabit değil.
Sabit değil derken, mesela 0 değerinde bir bit yok, ne olduğunu gözlemleyemeyeceğimiz bir q-bit var, dolayısıyla debug diye bir imkan da yok :)

Gelecekte kuantum bilgisayarların yaygınlaşması bekleniyor ama bu demek değil ki bizim emektar makineleri unutacağız.Bilgisayar teknolojisi gelişimine devam edecek fakat yüksek veri işlem hızı gerektiren işler için kuantum bilgisayarları kullanılacaktır.

Dilerseniz aşağıdaki videodan IBM’in kuantum araştırma laboratuvarına göz atabilirsiniz.



Veya bir algoritma örneği ile ilgili videolar ve kendi algoritmanız üzerinde çalışma imkanı veren IBM'in sitesine de bakabilirsiniz. 

Referanslar 

·       C.H Bennett - Quantum Information And Computation, 1995
  
    Gökhan KAPLAN

Yorumlar

  1. Kuantum Fiziği hakkında çok yazı okudum bu aralarındakilerinin en iyisi diyebilirim. Teşekkür ederiz.

    YanıtlaSil
  2. Hocam çok akıcı bir dille yazmışsınız tebrik ederim

    YanıtlaSil

Yorum Gönder

Bu blogdaki popüler yayınlar

UML ve Modelleme – Bölüm 4 (Class (Sınıf) Diyagramları)

Bir önceki makalemizde UML modellemede kullanılan ilk diyagram olan Use Case diyagramını incelemiştik. Bu makalemizde nesne tabanlı programlamada kullanılan sınıflar ve sınıfların arasındaki ilişkileri modelleyebileceğimiz diyagramlar olan Class(Sınıf) diyagramlarını inceleyeceğiz. UML’de sınıflar, nesne tabanlı programlama mantığı ile tasarlanmıştır. Sınıf diyagramının amacı bir model içerisinde sınıfların tasvir edilmesidir. Nesne tabanlı uygulamada, sınıfların kendi özellikleri (üye değişkenler), işlevleri (üye fonksiyonlar) ve diğer sınıflarla ilişkileri bulunmaktadır. UML’de sınıf diyagramlarının genel gösterimi aşağıdaki gibidir. Şekil 1. Class Diyagram Şekil1’de görüldüğü üzere bir dikdörtgeni 3 parçaya bölüyoruz. En üst bölüm sınıf adını, orta kısım özellik listesini (üye değişkenler) ve en son kısım, işlev listesini (üye fonksiyonlar) göstermektedir. Çoğu diyagramlarda alt iki bölüm çıkarılır. Genelde tüm özellik ve işlevler gösterilmemektedir. Ama

Yazılım Maliyet Tahmineleme Tecrübeleri

Yazılım mühendisliğinde maliyet hesabı her zaman problem olmuştur. "Bu iş kaç Adam/Gün tutar?" sorusuyla sıkça karşılaşıyoruz. Adam/gün veya Adam/ay ölçütleri bir kaynağın/kişinin belirtilen zaman dilimindeki iş gücü anlamına gelir. Tabi bu noktada yine kafa karışıklıkları başlar. 6 A/G'lik bir işi hızlandıralım diye 2 kişi ile yapmaya çalışsak ve kaynak/kod, modül, altyapı, insan vb. her bir şeyi bir kenara bıraksak, matematiksel basit formülle 6/2=3 A/G'de biter? Gerçek hayat böyle değil, öncelikle bunu anlamamız lazım. Hep şu örnek verilir; "Aynı bebeği 2 kadın birlikte daha kısa sürede doğurur mu?" Eğer bunun cevabı "Evet" ise (veya bir gün böyle bir durum ortaya çıkarsa), yazımı değiştirmem gerekecek:) Mevzu gerçekten derin...Maliyet hesabı; bulunduğunuz firmanın yazılım süreçlerini hangi methodlarla uyguladığına, ilgili işin o dönemdeki aciliyetine, (şirket yönetiminin baskısına:)) vb. bir çok duruma bağlı olabilir. Örneğin; bizim firmada e

UML ve Modelleme – Bölüm 3 (Use Case Diyagramlar)

Önceki iki makalemizde ( 1 , 2 ) UML’e genel olarak değinip ve modellemede kullanacağımız dokuz diyagram hakkında bilgiler vermiştik. Bu makalemizde Use Case diyagramından detaylı bahsedeceğiz. Öncelikle, genel Use case diyagramının tanımını hatırlayalım. “Bir kullanıcı ve bir sistem arasındaki etkileşimi anlatan senaryo topluluğudur.” Ivar Jacobson Senaryo tanımı için der ki: “Aktörle sistem arasında gerçekleştirilen, sonucunda aktöre farkedilir getirisi/ faydası oluşan etkileşimli diyalogdur. ” UML Use Case Diyagramları  sistemin işlevselliğini açıklamak amacıyla kullanılır. Sistemin birbirinden ayrı özelliklerinin detaylarını göstermekten ziyade, Use Case Diyagramlar, tüm mevcut işlevselliği göstermek için kullanılabilir. Buradaki en önemli noktalardan biri,   Use Case Diyagramlar temelde sequence diyagram ve akış diyagramlarından farklıdır. Use Case diyagramlar dört ana elemandan oluşmaktadır. Aktörler , Sistem (Proje kapsamını belirtir) , Use Caseler ve bunlar ara