Hayat Finans Mobil

Türkiye'nin İlk Dijital Bankası

Kuantum Bilgisayarlar Nasıl Çalışır, Özellikleri Nelerdir?

Kuantum Bilgisayarlar Nasıl Çalışır, Özellikleri Nelerdir?

Yeni bir teknoloji devrimine tanıklık etmeye hazır mısınız? Bilgisayarların gerek gündelik yaşamınıza gerekse de iş hayatınıza olan etkisini düşünün. Hiç kuşku yok ki dünyayı birkaç tıkla önünüze seren bu aygıtlar olmasa birçok şey daha zor olurdu! Peki, her an elinizin altında olan bilgisayarlar evrimleşse, daha yüksek verimlilik ve hız kazansa? İşte kuantum bilgisayarlar tam olarak bunu vadederek yeni bir dünyanın kapısını açmaya hazırlanıyor. Bu yazıda kuantum bilgisayarlar hakkında merak edebileceğiniz pek çok detaya yer verdik. Gelin, bu üstün teknolojiyi daha yakından inceleyelim.

Kuantum Bilgisayarların Geliştirilmesinin Ana Motivasyonu Nedir?

"Kuantum bilgisayarlar neden geliştirildi?" sorusuna verilebilecek cevaplardan en önemlisi güçlü performans! Kuantum mekaniğinden güç alan bu yeni nesil bilgisayarların temel üretilme motivasyonu, veri üzerinde yapılan işlemin performansını artırmaya dayanıyor.

Kuantum bilgisayarlar, adından da anlaşılacağı üzere çalışma prensibinde kuantum mekaniğini temel alır. Klasik bilgisayarlarda yer alan bit yerine kübit (kuantum bit) olarak ifade edilen birimleri kullanır. Kuantum bilgisayarlar, bu temel farklılık sayesinde çok daha verimli ve yüksek işlem gücüne erişme olanağı sunuyor. 

Kuantum bilgisayar özellikleri arasında belirginleşen bir diğer nitelikse hız. Aygıtların bu yönü sayesinde bilgiye erişme yolculuğu bir hayli kısalıyor. Öyle ki kuantum bilgisayarların pek çok işlemi neredeyse ışık hızında yerine getirebilecekleri öngörülüyor. 

Kuantum bilgisayarların geliştirilmesinde iki önemli motivasyonun yüksek performans ve hız olduğunu belirttik. Ayrıca simülasyon yetenekleri, güvenlik uygulamaları gibi faktörlerin de son derece önemli olduğunu belirtmek gerekir. Tüm bu alanlarda ve çok daha fazlasında maksimum potansiyelin ortaya koyulabilmesi için çalışmalar devam ediyor.

Kuantum Bilgisayarlar, Klasik Bilgisayarlarla Karşılaştırıldığında Ne Kadar Daha Hızlı ve Güçlü Olabilir?

Kuantum bilgisayarların teknolojiye hız getireceğine kuşku yok. Ancak bu hızın sınırlarını çizme ve hangi noktaya ulaşabileceği hususunda farklı görüşler mevcut. Öte yandan kuantum bilgisayarlar geliştirme yönünde atılımları olan şirketlerin de birbirinden farklı iddiaları bulunuyor. 

Sayılarla ifade etmek gerekirse klasik bilgisayarlara oranla kuantum bilgisayarların 100 milyon kat daha hızlı olabileceği bekleniyor. Daha somut bir örnek vermek gerekirse klasik bir bilgisayarla 7 saatte yapabileceğiniz bir işlemi kuantum bilgisayarlarla saliseler içinde yapmak mümkün olabilir. 

Tam bu noktada Google, kendi kuantum bilgisayarının 70 kübitlik hıza ulaştığı iddiasında bulunuyor. Yani firma, klasik bir bilgisayarın 47 yılda yapacağı işlemi kendi aygıtlarının saniyeler içinde yapabileceğini ileri sürüyor. Bir diğer iddiaysa Çin'den! Donanım ve yazılım şirketi Xanadu Quantum Technologies, klasik bilgisayarların 9 bin yılda tamamlayacağı bir görevin, geliştirdikleri kuantum bilgisayar sayesinde 36 mikro saniyede tamamlandığını öne sürüyor.

Hızın yanı sıra transistor ve mikroişlemcileri küçültmeyi başaran kuantum bilgisayarlar bundan belirgin bir güç kazanıyor. Bunu da şu şekilde açıklayabiliriz: Önceki transistor olanaklarıyla belli bir alana 100 işlemci sığarken kuantum bilgisayarlarda kullanılan transistorlar sayesinde aynı alana 100 bin işlemci sığdırmak mümkün oluyor. Bu da veri işleme konusunda kuantum bilgisayarların ciddi bir güç kazandığını kanıtlıyor. 

Hangi Tür Hesaplamalar İçin Klasik Bilgisayarlar Yetersiz Kalır ve Kuantum Bilgisayarlar Bu Sorunu Nasıl Çözebilir?

Klasik bilgisayarların yetersiz kaldığı noktalarda kuantum bilgisayarların nasıl çözüm getirdiğine yanıt verebilmek için kuantum bilgisayarların çalışma prensibine değinmek gerekir. Klasik bilgisayarlarda bilginin kodlandığı bölümler bit olarak isimlendirilir. Bitler, 0 ve 1 değerlerini kullanır. 

Kuantum bilgisayarlardaki çalışma sistemiyse daha farklıdır. Kübitler, 0 ve 1 değerlerini almanın yanı sıra aynı anda hem 0 hem 1 olabilme yeteneğine sahiptir. Kübitlerin bu yeteneği, bitlere oranla çok daha fazla bilgi taşıyabileceği manasına geliyor. Genel olarak; çalışma yöntemi, hesaplama yolları ve veri depolama alanındaki bu farklar aynı zamanda, "Kuantum bilgisayarlar nasıl çalışır?" sorusuna da yanıt veriyor. 

Tüm bu çerçeveden bakıldığında klasik bilgisayarların yıllarca hesaplama yapmasını gerektiren problemler, kuantum bilgisayarlar tarafından çok daha hızlı ve kolay şekilde çözülebilme potansiyeline sahiptir. Örneğin klasik bilgisayarlar karmaşık optimizasyon problemleriyle başa çıkmakta zorlanabilir ancak kuantum bilgisayarların özel algoritmaları bu hesaplamaları çok daha kısa sürede gerçekleştirebilir.

Benzer bir şekilde klasik bilgisayarlar yalnızca belirli türdeki paralel hesaplamaları yapabilir. Ancak kuantum bilgisayarlar çok daha karmaşık hesaplar yapabilecek potansiyele sahiptir. Ayrıca kuantum bilgisayarlar, simülasyon hesaplamaları konusunda da klasik bilgisayarlardan çok öndedir.

Örneğin evrenin kapsamlı bir simülasyonunu veya daha dar bir çalışmayla belirli bir türün evrimsel süreçteki analizini yapmak için klasik bilgisayarların çok uzun yıllar boyunca aralıksız çalışması gerekir. Hatta süper bilgisayarlar dahi bu işlemi aylar süren bir çalışmayla tamamlayabilir. Kuantum bilgisayarlar, tüm bu karmaşık işlemler için daha kısa bir süre vadeder.

Kuantum Bilgisayarların "Kuantum Üstünlüğü"ne Ulaşmaları Ne Anlama Gelir?

Kuantum üstünlüğü, ilk kez California Teknik Üniversitesi (CalTech) profesörlerinden John Preskill tarafından kullanılan bir terim. Preskill'in tanımlamasına göre kuantum üstünlüğü, klasik bilgisayarların çözemediği bir problemi kuantum bilgisayarların çözmesi anlamına geliyor. Böylelikle kuantum bilgisayarlar, "kuantum üstünlüğü"ne erişmiş oluyor. 

"Peki, kuantum bilgisayarlar bu üstünlüğü nasıl kazanıyor?" sorusuna yanıt verecek olursak burada karşımıza çıkan yanıt kuantum algoritması. Bu algoritmaysa temel olarak iki biçimde tasnif ediliyor: 

  • Bir fonksiyonun belirgin bir yönünü kavramak, 
  • Düzensiz bir veri tabanında düzenli veriyi tespit etmek. 

Bu yolla kuantum bilgisayarlar, klasik bilgisayarların çözmesi mümkün görünmeye problemleri kısa süre içerisinde gerçekleştiriyor. 

Günümüzde Kuantum Bilgisayarlar Hangi Aşamada ve Hangi Uygulamalarda Kullanılır?

Kuantum bilgisayarlar bilişim şirketlerinin çatısı altında bir nevi mesai yapmaya başlamış olsa da henüz yaygın bir kullanıma sahip değil. Bunun temel nedeni, aygıtların hâlâ test aşamasında olması ve bu alandaki çalışmaların sayılı şirketler tarafından yapılmasıdır.

Kuantum mekaniğinden güç alan bu aygıtlara yönelik en çok merak uyandıran konuların başındaysa, "Kuantum bilgisayarları ne için kullanılır?" sorusu yer alıyor. Kuantum bilgisayarlar, şu an için oldukça sınırlı bir kullanıma sahip olsa da gelecekte birçok sektör için vazgeçilmez olacakları düşüncesi hâkim. Bu çerçevede kuantum bilgisayar kullanım alanları arasında şunlar yer alabilir:

  • Finansal modelleme,
  • Makine öğrenimi ve yapay zekâ,
  • Kimya ve ilaç sektörüne yönelik araştırmalar, 
  • Siber güvenlik, 
  • Sanal dünyanın inşası, 
  • Çeşitli simülasyonlar.

Kuantum Bilgisayarların Geleceği Hakkında Tahminler ve Beklentiler Nelerdir?

Henüz test aşamasında olsa da kuantum bilgisayarların hız ve problem çözme hususunda yüksek bir performans sergilediğine değindik. Bu aygıtların yaygın kullanıma açılacağı tarih belirsizliğini koruyor olsa da birçok alanda köklü değişiklikler meydana getirme potansiyelleri bulunuyor.

Kuantum-mekanik birlikteliğinden doğan bu aygıtlar;

  • İklim değişikliğiyle mücadele edebilmek adına enerji tüketimindeki kimyasal süreçleri dönüştürebilir. Bunun için kuantum hesaplamanın etkisinden yararlanılabilir.
  • Tarımda yaşanacak devrimin destekçisi olabilir ve gıda güvenliği konusunda sağlam adımlar atılmasını sağlayabilir. Bu süreçlere kuantum hesaplamaları ve yapay zekâyı entegre etmek yol gösterici olabilir.
  • Bilimsel ilerlemenin başrolünde yer alabilir. Örneğin kimyasal tepkimelerin hesaplanmasında önemli rol oynayabilir. Kuantum bilgisayarların hesaplama gücünden yararlanarak ilaç geliştirme sürecine hız kazandırılabilir.
  • Öğrenme ve yapay zekâ algoritmalarının karmaşık sorunları dahi çözebilmesine zemin hazırlayabilir. Özellikle kuantum bilgisayarların büyük veri işleme ve hesaplama yetenekleri bu konuda etkin rol üstlenebilir.

Tüm bu alanlarda gerçekleşebilecek çalışmalar, "Kuantum bilgisayarlar ne işe yarar?" sorusunun yanıtı niteliğindedir. 

Diğer taraftan kuantum bilgisayarlarla veri işlemenin ve depolamanın da yeni yollarının keşfedilmesi bekleniyor. Örneğin IBM bu alandaki ilerlemelerini "quantum-centric supercomputing" vizyonuyla duyuruyor. Microsoft ise yeni bir kübit türü üzerinde çalışıyor.

Güvenlik ve Gizlilik Konularında Nasıl Önlemler Alınıyor?

Kuantum bilgisayarlar sayesinde veri güvenliği konusunun da çağ atlayabileceği oluşan beklentiler arasındadır. Bu beklentilerin ilk sırasındaysa kuantum etkisinin sağlayacağı güvenlik katmanları yer alıyor. Ayrıca kuantum bilgisayarların rastgele sayı üretme hususundaki yetenekleri şifreleme yöntemlerinin de daha güvenli hâle gelmesini sağlayabilir.

Kuantum bilgisayarların siber güvenlik konusunda üst düzey bir seviyeye ulaşması için çalışmalar sürüyor. Ayrıca bu kadar güçlü ve hızlı bir bilgisayarın siber suçluların elinde bir güce dönüşmemesi için de önlem alma çalışmaları başlamış durumda. Bunun için "kuantum geçirmez" yeni algoritmaların yazılması için çalışılıyor.

Güvenli şifreleme yöntemlerinin geliştirilmesi de bir diğer çalışma alanı. Bu gelişimin tamamlanabilmesi için kuantum bilgisayarların çok tabanlı polinomlar, kod tabanlı ve ızgara tabanlı kriptografi gibi matematiksel yapılarından yararlanılıyor.

Öte yandan kripto şifreleme gibi konularda elde edilen kazanımların kuantum bilgisayarlara geçilmesi durumunda topyekûn kaybedilmemesi için de çaba sarf ediliyor. IBM’in bilgisayar bilimcisi Leigh Chase’e göre hâlihazırdaki sistemlerin pozitif yönlerini kullanmaya devam etmek gerekiyor. 

Görüldüğü gibi kuantum bilgisayarlar pek çok alanda önemli değişimlere, devrimlere yol açabilecek güce sahip. Bu teknoloji; ekolojik ve iyi yaşamı destekleyecek, sürdürülebilirliğe katkı sağlayacak bir potansiyel de barındırıyor. Kuantum bilgisayarlar şimdilik oldukça sınırlı sayıda olsa da önümüzdeki yıllarda sayılarının artacağı tahmin ediliyor.

HAYAT’lı Olmanın
Tam Zamanı!

{0} numaralı hattınıza güvenlik için doğrulama kodu gönderilmiştir.
Lütfen gönderilen doğrulama kodunu saniye içinde giriniz.