Blog

KUANTUM BİLGİSAYAR TEKNOLOJİSİ

Olasılıklar dünyasında yaşadığımız yanılsaması insanlık tarihinden günümüze devam eden bir felsefi kavram olup 20. Yüzyıl itibari ile evrende gerçekleşen her fiziksel dönüşümün temelinde bir matematiksel denklemin varlığı kabul görmektedir. Çok basit bir örnekle ifade etmek gerekirse 200 yıl öncesine gittiğimizde hava durumunu o gün içerisinde havanın kapalılık durumu, hissedilen nem sıcaklık vb. Birkaç parametre değerlendirmesi sonucu o gün içerisinde havanın yağışlı, güneşli, rüzgârlı olabileceği üzerine insan tecrübesine dayalı tahminler yapılabilmekteydi. Günümüze gelindiğinde ise gelişen teknoloji yardımı sayesinde ortamdan elde edebileceğimiz parametrelerin sayısında büyük ölçüde artış olması sayesinde ve bu parametrelerin şu an ki bilgisayar teknolojisinin yardımı ile değerlendirilmesine dayalı olarak meteoroloji bilimi gelişti. Bizler artık 1 hafta sonra hangi saatte, havanın durumunu, nemini ve sıcaklığını hesaplayıp tahminlerde bulunabiliyoruz. Parametrelerin eş zamanlı olarak takip edildiği kapalı bir sistemde rastgele kavramından bahsetmek oldukça mantıksız olacaktır.

Büyük veri (BigData) olarak ifade ettiğimiz kavram son on yılda çokça bahsettiğimiz ve günümüz dünyasında artan hacimlerde ve her zamankinden daha yüksek hıza ulaşan daha fazla çeşitlilik içeren verilerin toplamıdır. Bilgisayar teknolojisi sayesinde endüstride ileri seviyelere taşınan telekomünikasyon, finans, siber güvenlik, tıp, temel bilimler ve birçok alan kuantum bilgisayar teknolojisinin alt üst etmeye hazırlandığı alanlara dahil olarak sayabiliriz.

Peki kuantum bilgisayar teknolojisi tam olarak nasıl çalışıyor?

Kuantum bilgisayarlar çok daha masif ve kompleks veri setlerini klasik bilgisayarlardan çok daha hızlı ve etkili bir şekilde işleme gücüne sahiptirler.

Kompleks bilgisayar problemlerinin ve işlemlerinin çözümünde yüksek performans ve hızlara ulaşmak için temelde kuantum mekaniğinin temellerini kullanırlar. Bu bahsi geçen işlemler ve hesaplamalar genellikle sınırsız sayıda değişken parametreler içermektedir. Matematikte ortalama bir insanın kendi hesaplamaları ile çözebileceği 5 bilinmeyenli denklemleri hayal edin ve bilinmeyen sayısını sınırsız şekilde artırdığınızı hayal edin, oldukça karmaşık değil mi?

Siber güvenlik alanının sınırları kuantum bilgisayarlar ile yeniden şekilleniyor, 1024 bit şifrelemeler, blockchain sistemi ve birçok yüksek güvenlikli şifreleme sistemleri kırılabilecek, bildiğiniz üzere blokchain sistem güvenliğini tehdit eden bu gelişmeler bu sistemi üzerine kurulu olan bitcoin piyasalarının geleceği için oldukça belirleyici olacağını söyleyebiliriz. Google, Microsoft, Intel, IBM ve Alibaba gibi teknoloji dünyasının devleri arasında kuantum bilgisayar yarışı yeni endüstriyel devrimin liderini belirleyecek nitelikte devam ediyor. Gelecek 10 yılda Büyük Verinin kazanacağı önemi ve gelişmeleri takip edersek kuantum bilgisayarların önemli bir payı olacağını söylememiz mantıklı olacaktır.

Bilgisayar Dünyasının Değişen Temelleri

Kuantum bilgisayar teknolojini ve uygulamalarını anlamadan önce, günümüz klasik bilgisayarlarının (transistör tabanlı bilgisayar) çalışma prensiplerine ve kendi sınırlarını nasıl ulaştığını bir göz atmalıyız.

Transistördeki temel mantık tek yönlü olarak girişine uygulanan elektrik sinyalini yükselterek gerilim ve akım kazancı sağlayan, gerektiğinde anahtarlama elemanı olarak kullanılan yarı iletken bir elektronik devre elemanı olmasıdır. Klasik bitler (transistörlerde depolanan) klasik bir bilgisayarda bilgi işlemenin temel birimleri olup bir transistördeki elektriğin geçmesine (1) veya geçmemesine (0) bağlı olarak kurgulanan bir mantık temelindeki depolamayı ifade eden kavramlardır. Daha basit olarak ifade etmemiz gerekirse, bilgileri işlemek için 0 veya 1 arasında değişen mikroçiplere gömülü elektronik açma / kapama anahtarlarıdır. Bu mantıksal prensiplere bağlı olarak bir çip üzerindeki transistörler ne kadar fazlaysa, çip elektrik sinyallerini o kadar hızlı işleyebilir ve klasik bilgisayarların işlem gücü ve performansı buna bağlıdır.

Klasik Bit ve Kuantum Mekaniği Temelindeki Qubit Kavramları

Kuantum bilgisayarlar klasik bilgisayarların aksine transistör devrelerini ve klasik bitleri kullanmazlar. Bunun yerine kuantum mekaniği temelinde çalışan Qubit’leri temel işlemci üniteleri olarak kullanırlar.

Qubit’ler kuantum bilgisayarların en temel işlemci birimleridir.

Klasik bitlerde 0 ya da 1 temel mantığı var ilken Qubit’ler 0 ile 1 arasında her değeri alabilir veyahut aynı zamanda 0 ve 1 i ifade edebilir. Kuantum bilgisayarlar temel kuantum mekaniğinin ilkeleri olan maddenin süper pozisyon ve dolaşıklık fenomenlerini temel alır. Bu kuantum dünyasındaki madde durumları hesaplamalar için kullanıldığında büyük ve masif ölçekteki işlemler için performans ve işlem gücümüzü hızlandırır.

1998 yılında 2 Qubit gücündeki IBM şirketinin üretmiş olduğu kuantum bilgisayar modeli günümüze gelindiğinde şu an için Berkeley merkezli Rigetti Computing araştırma merkezinde 19 Qubit gücünde ulaşılabilir olup, bu firma 2019 yılının sonlarına doğru 128 Qubit güce ulaşmayı hedeflediklerini belirtmektedirler. 2017 yılı itibari ile IBM şirketinin 50 Qubit ve ve 2018 itibari ile Google şirketinin 72 Qubit gücündeki kuantum bilgisayarları teknolojisinin günümüz sınırlarını yansıtmaktadır.

Resim Kaynağı Rigetti Kuantum Bilgisayar Teknolojisi

1. Makinenin Beyni

Klasik bilgisayarlardan bildiğimiz bir kavram olan CPU (central processing unit) yani işlemciyi biliyoruz; kuantum bilgisayarlara geldiğimizde işlemcinin adı QPU (quantum procesisng unit) yani kuantum işlemci olarak değişiyor. Bu parça ​​Rigetti bilgisayarından bir görüntü, içinde makinenin beynini içeren bir silikon çip bulunan altın kaplama bir bakır disk meydana geliyor. Geri kalan görmüş olduğunuz her şey bu işlemciyi soğuk ve sabit tutmak için tasarlanmıştır.

2. Makinenin Kalbi

Bu görmüş olduğunuz kısım normal bilgisayarlarımızdaki hava soğutma sistemlerinden biraz farklı, sıvı helyum dolaştırılarak işlemcinin soğumasını sağlayan soğutma sistemi merkezi. Dolaşım sistemine benzettiğim için ben bu kısmı makinenin kalbi olarak tanımlıyorum.

3. Makinenin Göğüs Kafesi

Bu altın plakalar kuantum bilgisayarın soğutma bölgelerini ayırırlar. Bu katmanda, sıcaklık neredeyse mutlak sıfıra (0 Kelvin=-273,15 santigrat derece yani elektronların dahil hareketsiz kaldığı sıfır enerji noktası) yakın bir seviyeye kadar düşer.

4. Makinenin Sinir Ağı

Bu foton taşıyan ortak eksenli kablolardaki bobinler, makinenin aşırı soğutulmasından kaynaklanan gerilmeleri azaltırlar. Bu bobinler olmadan makinedeki kablolar o soğukluktaki etkiden dolayı gerilip kopabilirler.

5. Makinenin Kasası

Normal bilgisayar kasalarından farkı içerisindeki mutlak sıfır sıcaklığına yakın ortamın sıcaklık dengesini korumaklar görevli olması ve hiçbir sızıntı yapmaması sayılabilir.

Kuantum bilgisayar teknolojisi gelecek yıllarda daha çok duyacağımız ve bilimsel ve teknolojik ilerlememizde bize büyük hız kazandıracak muazzam bir teknoloji. Yapay zekâ gibi daha birçok alandaki bizleri sınırlandıran silikon işlemcilerin yerini alıp endüstriyel anlamda büyük fark yaratacağı kesin, kişisel kullanım amaçlı modellerinin üretilmesine hala daha çok yol olmasına rağmen teknolojinin ilerleme hızı günümüzde artık akıl almaz boyutlara ulaştı. Belki de bir umut bizim kuşağımızdaki insanların ömrü yetebilecek kadar yakın zamanda bu gelişmeler olabilir.

Sevgi ve selamlarımla…

Please follow and like us:

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *