Klasik Fiziğin Ötesindeki Teknoloji: Kuantum Bilgisayarları!

Dünyanın ilk bilgisayar macerası, 30 tonluk ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Calculator) ile başladı.John Adam Presper Eckert dünyaya, yeni bir teknolojinin adımını atmasına sebep oldu. ENIAC, operasyonel olduğunda 1946 yılıydı yani, tam 75 yıl önce!

ENIAC, 167 metrekare yer kaplıyordu! Bugün oturduğunuz ev kaç metrekare?

Bu Bence'de, bilgisayar olarak tanımladığımız, dünyamızı değiştiren ve hayatımızı kolaylaştırıp geliştiren, klasik bilgisayarlarında ötesinde, Kuantum bilgisayarını inceleceğim.

En basit tanımla Kuantum bilgisayarlar: Verileri depolamak ve hesaplamalar yapmak için, Kuantum fiziğinin özelliklerini kullanan makinelerdir.

Kullandığınız akıllı telefonlar, dizüstü bilgisayarlar, tabletler klasik bilgisayardır.
Klasik bilgisayarlar bilgileri 0'lar veya 1'ler olabilen ikili bitler olarak kodlar. Bir kuantum bilgisayarda, temel bellek birimi bir Kuantum bit veya kübittir(Qubit).

Qubit'ler, bir elektronun Spini veya bir Fotonun yönelimi gibi fiziksel sistemler kullanılarak yapar.

Spin Kuantum sayısıdır ve Spin hareketi denilen olay vardır. Yani, elektron kendi çevresindeki dönme hareketi yapmasıdır.Elektron, çekirdek çevresinde dönerken aynı zamanda kendi etrafında da döner ve magnetik alan meydana getirir.

Fotonlar küçük enerji parçacıkları ya da elektromanyetik dalga diyebiliriz ama kaçırmamız gereken nokta, fotonlar kütle veya elektrik yükü içermeyen parçacıktır!

Bu Spin ve Foton, kuantum Süperpozisyonu olarak bilinen bir özellik olarak, aynı anda birçok farklı düzenlemede olabilir.

Süperpozisyonu şöyle açıklayayım: Schrödinger'in kedi deneyinde kutu içine koyduğu kediye, şişenin içinde kimyasal konularak yaptığı deney. Bu şişe kırılıp kedi kimyasala maruz kalırsa, klasik mantıkla iki tane sonuç çıkartırız! Yani, kedi öldü veya yaşıyor! Ama Schrödinger'in, kedi deneyinde süperpozisyon dediği olay meydana geliyor! Kedi aynı anda yaşıyor, aynı anda ölü! Bu biraz saçma gelebilir, sonuç olarak klasik fiziğin ötesinde bir dünya Kuantum mekaniği!

Qubit'lere dönersek ayrıca kuantum dolanıklığı (Quantum entanglement) adı verilen bir olay kullanılarak ayrılmaz bir şekilde birbirine bağlanması. Bu Qubit'ler aynı anda farklı şeyleri temsil edebilmesidir.

Kuantum dolanıklığı basit şekilde açıklayayım: Bir ikiziniz var ve siz başka bir ülkedesiniz, ikizinizde başka bir ülkede ama sizin bir hareketiniz, mesela kolunuzu kaldırsanız, o da sizinle aradaki mesafeye rağmen aynı anda kolunu kaldırmasıdır diyebiliriz. Ama bu olayda fotonların rolü çok önemlidir ve ayrı bir Bence konusu.

Ayriyeten Çin devletinin, uzayda devrim yaptığı Kuantum uydusu Micius bu dolanıklık teorisine göre çalışır!

Bu örnekleri kuantum bilgisayarı ve klasik bir bilgisayarla karşılaştırırsak; Klasik bilgisayar 0 ile 255 arasındaki herhangi bir sayıyı temsil etmesi için 8 bit yeterlidir! Ancak bir kuantum bilgisayarın aynı anda 0 ile 255 arasındaki her sayıyı temsil etmesi için 8 Qubit yeterlidir!

Birkaç yüz dolaşık Qubit, evrendeki atomlardan daha fazla sayıyı temsil etmek için yeterli olacaktır. Zaten Kuantum bilgisayarların, sıra dışı ve klasik bilgisayarlara göre üstünlük kazandığı yer burasıdır!

Kuantum bilgisayarının, klasik bilgisayardan ayıran özelliği çalışma metodolojisi değil sadece onun işlem hızıdır! Science dergisi, Hefei'deki Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesinde bulunan Çin ekibi, Jiuzhang adlı kuantum bilgisayarlarının Google'un kuantum bilgisayarından 10 milyar kat daha hızlı olduğunu yazdı. Jiuzhang ve hesaplama becerisinin bir açıklaması 3 Aralık'ta Science dergisinde yayınlandı.

• China claims fastest quantum computer in the world

Bugün Google, Microsoft, IBM, Amazon, CalTech gibi bilim ve teknoloji kuruluşları bu konuda inanılmaz yarış içerisinde ama bu verilen hızların birazda kökeni politik olduğunu söylesem de gerçek olma olasılıkları, işin içinde kuantum mekaniği olduğu için oldukça fazla!

Ama ortaya atılan hızlar inanılmaz! Bugün en hızlı süper bilgisayar Fugaku, TOP500 listesinde saniyede 415 petaflop hızıyla, dünyanın en hızlı bilgisayarı ve bu hız eğer Çin'in iddiaları doğruysa, kuantum bilgisayarın yanında hiçbir şey! (1 teraflop = 1 trilyon, 1 petaflop = 1 katrilyon)

Yani kuantum bilgisayarları operasyonel olursa, şu an yaşadığımız dünya inanılmaz seviyedeki hızlarda işlem yapma imkanı verebilecek. Ama her güzelin bir kusuru vardır kuantum bilgisayarında; Isı, elektromanyetik alanlar ve hava molekülleriyle çarpışmalar bir Qubit'in kuantum özelliklerini kaybetmesine neden olabilir! Bu Kuantum uyumsuzluğu olarak bilinen, sistemin çökmesine neden olur ve daha fazla parçacık dahil edildiğinde daha hızlı gerçekleşir.

Bunu kişisel bilgisayar olarak düşünmeyin, sonuç olarak devletler, askeri birimler, sağlık birimleri gibi kamu kuruluşları kullanacak bugün her şeyin temeli klasik bilgisayara dayanıyor!

Böyle bir durumda kuantum bilgisayarlara müdahale etmek çok zordur, bu dünyadaki bütün sistemlerin durmasına kaos teorisindeki kelebek etkisine dönüşür! O yüzden, kuantum bilgisayarları üzerinde stabil duruma gelene kadar, birçok gözlemleme ve deneyleme ihtiyacı vardır! Geleceğin bilgisayarları kuantum bilgisayarları da, klasik bilgisayarların hibrit şekilde tasarlanmasıyla başlayabilir!

Son olarak Yapay Zeka, 5G Teknolojisi, Nesnelerin İnterneti, Kuantum bilgisayarlarıyla entegre olabilirse; Şimdiden temelleri atılan, dijital ve mekatronik devrimin ve nasıl bir geleceğin olacağına dair heyecan verici ipuçları veriyor.

Yarının dünyası bugünün dünyasından çok daha ötede ve inanılmaz derecede hızlı işlemler ve teknolojilerle şekillenecek! Türkiye'de, bu dijital devrimde yerini almalı, buna göre eğitim sistemini, endüstrisini ve işgücünü dijital ve teknolojik dünyaya entegre etmelidir!

• Yapay Zeka, 5G Teknolojisi, Nesnelerin İnterneti: Dijital ve Mekatronik Devrim!
• Yapay Zekalı Terminatörler Dünyamızı Ele Geçirebilir Mi?
• Yapay Zeka, Dogfight Simülasyonunda İnsan Pilotu 5 kez Yendi!