Kuantum bilgisayar kavramฤฑ, bir bilim kurgu filmi konusu gibi gelse de, bu teknoloji son derece gerรงektir ve Silikon Vadisi giderek kuantum trenine atlฤฑyor. Amazon, Google ve Microsoft gibi bรผyรผk ลirketler son bir yฤฑlda kendi kuantum bilgisayar รงiplerini duyurdu. Nvidia da kuantum yatฤฑrฤฑmlarฤฑnฤฑ aรงฤฑkladฤฑ ve yฤฑllฤฑk GTC geliลtirici konferansฤฑnฤฑn bir parรงasฤฑ olarak ilk Kuantum Gรผnรผ’ne ev sahipliฤi yaptฤฑ. IBM, Intel ve pek รงok diฤer ลirket de kendi kuantum รงiplerini geliลtirmek iรงin รงalฤฑลฤฑyor.
Bu teknolojiye olan ilgi yalnฤฑzca รถzel sektรถrle sฤฑnฤฑrlฤฑ kalmadฤฑ. Trump yรถnetiminin de ABD’deki kuantum odaklฤฑ firmalara yatฤฑrฤฑm yapmayฤฑ planladฤฑฤฤฑ bildirildi. Wall Street Journal’a gรถre Beyaz Saray, federal fon karลฤฑlฤฑฤฤฑnda IonQ ve Rigetti Computing gibi ลirketlerde hisse almayฤฑ tartฤฑลฤฑyor. Bu haber, kuantum ลirketlerinin hisselerinin Perลembe gรผnรผ IonQ hisselerinin yรผzde 11’in รผzerinde yรผkselmesiyle tavan yapmasฤฑna neden oldu.
Kuantum bilgisayarlarฤฑn, klasik bilgisayarlarฤฑn binlerce yฤฑlda tamamlayabileceฤi hesaplamalarฤฑ dakikalar veya saatler iรงinde bitirmesi bekleniyor. Bu, malzeme bilimleri, kimya ve tฤฑp gibi alanlarda muazzam ilerlemeler potansiyeli anlamฤฑna geliyor.
Bitler ve qubitler: Kuantum bilgisayar farkฤฑ
Kuantum bilgisayarlarฤฑ daha iyi anlamak iรงin รถnce klasik bilgisayarlardan bahsedelim. Dizรผstรผ bilgisayarฤฑnฤฑz, akฤฑllฤฑ telefonunuz ve hatta akฤฑllฤฑ saatiniz, merkezi iลlem birimleri olarak bilinen iลlemcilere sahiptir. Bunlar modern bilgisayarlarฤฑn beynidir. Her iลlemcide transistรถr adฤฑ verilen bileลenler bulunur. Transistรถrleri, bir elektrik sinyaline tepki veren kรผรงรผk anahtarlar olarak dรผลรผnebilirsiniz. ฤฐลlemciler, kullandฤฑฤฤฑnฤฑz uygulamalarฤฑ ve programlarฤฑ, 1’ler ve 0’lardan oluลan ikili kod aracฤฑlฤฑฤฤฑyla elektrik darbelerine dรถnรผลtรผrรผr. Her 1 ve 0’a bir “bit” denir.
ฤฐkili sistemler, ev bilgisayarฤฑnฤฑzdan tฤฑbbi ekipmanlara, otomobillere veya bir iลlemci gerektiren hemen hemen her teknoloji parรงasฤฑnda kullanฤฑlฤฑr. Ancak kuantum bilgisayarlar, klasik bitler yerine kuantum bitleri veya “qubitler” olarak bilinen atom altฤฑ nesneleri kullanฤฑr. Bu, verileri depolamanฤฑn ve iลlemenin tamamen farklฤฑ bir yoludur. Bir bit gibi sadece 1 veya 0 olarak var olmak yerine, qubitler “sรผperpozisyon” adฤฑ verilen bir durum sayesinde aynฤฑ anda hem 1 hem de 0 ya da ikisinin herhangi bir kombinasyonu olarak var olabilirler.
Sรผperpozisyon ve paralel iลlemleme yeteneฤi
Amazon Web Services’ฤฑn kuantum donanฤฑm direktรถrรผ Oskar Painter, “Bir qubiti bir kรผre olarak dรผลรผnรผn” diyerek aรงฤฑkladฤฑ. “Kuzey ve gรผney kutbu vardฤฑr ve aynฤฑ anda 0 ve 1’in herhangi bir kombinasyonu olabilir.” Daha da ilginรง olanฤฑ, bilim insanlarฤฑ bir qubiti gรถzlemleyene kadar onun gerรงekten 1 mi yoksa 0 mฤฑ olduฤunu bilemezler. New York รniversitesi uygulamalฤฑ fizik yardฤฑmcฤฑ profesรถrรผ Rupak Chatterjee, “Kuantum dรผnyasฤฑnda, sistemin kendisi aynฤฑ anda birkaรง farklฤฑ durumda olabilir” dedi. “Ve biz รถlรงรผm yapana kadar, tam olarak hangi durumda olduฤunu bilmeyiz.”
Bu durum, yani aynฤฑ anda hem 1 hem de 0 olarak var olabilme yeteneฤi, kuantum bilgisayarlarฤฑn klasik bilgisayarlardan รงok daha hฤฑzlฤฑ hesaplamalarฤฑ รงรถzmesini saฤlayan “paralel iลlemleme” imkรขnฤฑ sunar. Qubitleri manipรผle etmenin birden fazla yolu vardฤฑr: Bunlar sรผperiletken sistemlerle sฤฑcaklฤฑฤฤฑ mutlak sฤฑfฤฑra yakฤฑn bir seviyeye indirmek, atomlarla etkileลime girmek iรงin lazerler kullanmak veya aลฤฑrฤฑ bir vakumda ฤฑลฤฑk parรงacฤฑklarฤฑndan (fotonlardan) yararlanmak olabilir. Genellikle kuantum bilgisayar olarak adlandฤฑrฤฑlan o dev, altฤฑn, ahtapota benzeyen makineler, bรผyรผk รถlรงรผde qubitlerin dรผzgรผn รงalฤฑลmasฤฑ iรงin yeterince soฤuk olmasฤฑnฤฑ saฤlamak amacฤฑyla sรผperiletken qubitlerle รงalฤฑลan soฤutma sistemleridir.
Kuantum hatalarฤฑ ve รงรถzรผm yollarฤฑ
Kuantum bilgisayarlar, qubitlerin sรผperpozisyonunu kullanarak inanฤฑlmaz hฤฑzlarda hesaplamalar yapabilir. Peki, neden henรผz dรผnyanฤฑn en karmaลฤฑk sorunlarฤฑnฤฑ รงรถzmek iรงin onlarฤฑ kullanmฤฑyoruz? รรผnkรผ kuantum hatalarฤฑ nedeniyle. Carnegie Mellon รniversitesi Tepper ฤฐลletme Okulu’nda operasyon yรถnetimi profesรถrรผ Sridhar Tayur, “[Qubitler] รงok ama รงok kฤฑrฤฑlgandฤฑr” diye aรงฤฑkladฤฑ. Qubitler รงok kรผรงรผk bir รถlรงekte var olduklarฤฑndan, dฤฑล dรผnyadan gelen parazitlere karลฤฑ inanฤฑlmaz derecede hassastฤฑrlar. Bu, tek bir atomun bile qubiti bozabileceฤi ve o bilgiyi (1 ve 0 durumunu) kaybetmesine neden olabileceฤi anlamฤฑna gelir.
Painter’a gรถre, kuantum sistemleri her 300 kuantum iลlemde bir hata yaลayabilir. Ancak bir kuantum bilgisayarฤฑn faydalฤฑ olabilmesi iรงin, yalnฤฑzca her trilyon iลlemde bir hata sergilemesi gerekir. Bu dramatik bir farktฤฑr. Bu sorunu รงรถzmek iรงin ลirketler, kuantum hata dรผzeltmesi adฤฑ verilen bir yรถntem kullanฤฑyorlar. Microsoft, Google ve Amazon en son รงiplerinde buna odaklandฤฑ. Kuantum hata dรผzeltmenin arkasฤฑndaki fikir, yedekli qubitler kullanmaktฤฑr. Painter, “Bir qubite ait bilgiyi korumak istiyorsam, tek bir iyi, mantฤฑksal qubit elde etmek iรงin onu aslฤฑnda 1000 kez รงoฤaltmam gerekir” dedi. Bu durum รงok bรผyรผk kaynak gerektirir ve araลtฤฑrmacฤฑlar sorunu รงรถzene kadar, kuantum bilgisayarlar kimya, yeni bileลikler keลfetme veya atomlarฤฑn birbiriyle nasฤฑl etkileลime girdiฤini anlama gibi karmaลฤฑk hesaplamalar iรงin yeterince gรผvenilir olmayacaktฤฑr.
Kuantum bilgisayarlar her ลey iรงin gerekli deฤil
Kuantum bilgisayarlar belirli algoritmalarฤฑ รงalฤฑลtฤฑrmak ve inanฤฑlmaz derecede karmaลฤฑk sorunlarฤฑ รงรถzmek iรงin faydalฤฑ olsa da, araลtฤฑrmacฤฑlar kuantum hatalarฤฑ sorununu aลtฤฑktan sonra bile klasik sรผper bilgisayarlarฤฑn yerini almayacaklardฤฑr. Bunun nedeni, kuantum bilgisayarlarฤฑn akฤฑllฤฑ telefonunuzdan daha hฤฑzlฤฑ uygulama รงalฤฑลtฤฑrmak gibi gรถrevleri yapmak รผzere tasarlanmamฤฑล olmasฤฑdฤฑr. รstelik, klasik bilgisayarlarฤฑn tam olarak bu tรผr iลleri halletmek iรงin tasarlandฤฑฤฤฑ bir durumda, bรถyle bir gรถrev iรงin kuantum bilgisayar kullanmanฤฑn hiรงbir nedeni yoktur. Baลka bir deyiลle, eve gelip kiลisel kuantum bilgisayarฤฑnฤฑzฤฑ aรงฤฑp Netflix izlemeyi beklemeyin. Telefonunuz ya da televizyonunuz bu iลi gayet iyi yapabilir.
