Günümüzde kuantum terimi sıkça kullanılıyor. Üzerinde detaylı bir şekilde düşünülüyor. Ve hatta fizik ve kuantum bilgisayarları ile de bağdaştırılıyor. Buna bağlı olarak safsatalar da ortaya çıkıyor ama en akıllıca kullanımı fizik ile bağdaştırılmasıdır.
Kuantum fiziği moleküler, atomik seviyede madde ve enerjinin doğasını ve davranışını inceleyen modern fiziğin önemli bir çalışma alanıdır. 20. yüzyılın başlarında mikroskobik nesnelerin davranışını açıklayan yasaların, böyle küçük boyutlarda aynı işlevi yapmadığı tespit edilmiştir ve bunun üzerine ortaya çıkmıştır. Kuantum, moleküllerin, atomların ve bunları meydana getiren elektron, proton, nötron, kuark, gluon gibi parçacıkların özelliklerini açıklamaya çalışır. Çalışma alanı, parçacıkların birbirleriyle ve x ışını, gama ışını gibi elektromanyetik radyasyonlarla olan etkileşimlerini de kapsar. Ben de bugün sizleri kuantum harikası olan bir araçla, kuantum bilgisayarları ile tanıştıracağım.
Geçtiğimiz günlerde Google kuantum üstünlüğüne ulaştığını açıkladı. Bu durum bazıları için önemsiz bir durum gibi gözükse de kolaylığın anahtarı, gücün simgesi olabilir. Nasıl mı? Bu normal bir bilgisayarın yaptığı ya da yapamadığı karmaşık bir problemi dakikalar içinde çözmek demek. Veriler üzerindeki tam etki gücü ise biraz ürkütücü olabilir. Bir yandan iyi, bir yandan da kötü…
Akıllı telefonlardan ve dizüstü bilgisayarlardan aşina olduğumuz tüm cihazlara kadar, her veri en küçük bilgi birimi olan bitlerde saklanılır. Bir bit iki değerden birine sahip olabilir: 0 veya 1.Basitçe bitleri ampullerin yanıp sönme mekanizmalarına benzetebiliriz. Zaten bu bilgisayarların hızlı, ultra hızlı olmasının sebebi bu ampullerin yanıp sönme ihtiyacı hissetmemesidir. Bu durum da ekstra zaman kazandırır. Kuantum bilgisayarları bit yerine kuantum biti ya da kübit kullanır. Bu kübitler yanan, aynı zamanda yanmayan bir ampul gibidir. Yani hem canlı hem cansız…
Kuantum teorisinde buna süper pozisyon deniliyor. Kuantum bilgisayarları bu işlemi atomlar, fotonlar ve elektronlar sayesinde yapıyor. Fotonlar ışık kaynağı ve gün ışığının oluşumundan sorumlu. Elektronlar ise elektrik enerjisi ve manyetik alanlardan sorumlu. Bu noktada günümüz bilgisayarları gözle görülebilen çiplerle çalışırken, kuantum bilgisayarları atom veya parçacık boyutundaki işlemcilerle çalışmakta. Buradan çıkarılan sonuç ise; kuantum bilgisayarları mikroskobik ölçekte ve bu düzeyde çok çok az enerji tüketmekte.
Kübitlerin bir başka önemli özelliklerinden biri de farklı kübitlerin dolaşıklık durumunda bulunabilmeleridir. Çoklu parçacıkların bir parçacık kuantum durumunun ölçülmesinin diğer parçacıkların olası kuantum durumlarını belirleyecek şekilde birbirine bağlanmasına dolaşıklık denir. İki kübiti tam bir dolaşıklık durumuna getirdiğimizde aralarındaki mesafe ne olursa olsun kübitlerden birinin durumu, diğeri hakkında da bilgi verir. Örneğin iki cismin tam dolaşık olabildiği bir dünyada yaşasaydık ve bunları kapalı kutulara koysaydık; birini Amerika’ya gönderip yalnızca elimizdeki kutudaki cisim ters mi düz mü diye bakarak Amerika’daki cismin terslik düzlük durumunu %100 ihtimalle doğru tahmin edebilirdik. Hayal etmesi zor ancak kuantum bilgisayarlar için bu çok temel bir durum ve gücünün en önemli kaynaklarından biri.
Şimdi madem öyle, ama neden bu bilgisayarlar tam olarak kullanılmıyor diyebilirsiniz. Çok da haklısınız. Aslında bu kuantum bilgisayarları her zaman istenileni vermiyor. Bunu ampullerin yanıp yanmada kararsız kalmasına bu yüzden de dengenin korunamamasına dayandırabiliriz. Bu bilgisayarlara normal işletim sistemleri de yükleyemezsiniz. Bunun yanında kuantum hesaplamanın gücüne rağmen, bu bilgisayarları internete girmek veya kedi videolarını izlemek için henüz kullanamazsınız. Bu nedenlerden dolayı da bu bilgisayarlar tam olarak kullanılamıyor.
Peki bu bilgisayar var mı yoksa ütopik mi derseniz, var. Hatta bu fikir üzerinde bayadır çalışılıyor. Kuantum bilgisayar teknolojisi ilk olarak 1982’de Nobel ödüllü fizikçi Richard Feynman tarafından ortaya atılmış. Elektromanyetik alan fazlalığı ve kompleksliğin getirdiği nedenler yüzünden günümüzde var olan bu bilgisayarlar üzerinde yeni teknolojiler barındırması açısından halen çalışılmaktadır. Google, Honeywell ve IBM, Toshiba, Alibaba ve Baidu gibi büyük kuruluşlar da bu alana büyük yatırımlar yapmaktadırlar.
https://www.kaspersky.com.tr/blog/quantum-computing-explained/8215/
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1666-5.pdf
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1666-5.pdf
https://www.bilimma.com/ilk-kuantum-bilgisayar-calismalari/
https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/kuantum-bilgisayarlar-ve-kubitler
https://docs.microsoft.com/tr-tr/quantum/overview/quantum-computers-and-simulators
https://www.intel.com/content/www/us/en/research/quantum-computing.html
https://fizikolog.net/fizik_ansiklopedisi/kuantum_dolasikligi.html
