Yeni Soru Sor
Paylaşım Yap
Tüm Reklamları Kapat
Sorulara Dön
5

Kuantum bilgisayarları nasıl çalışıyor?

Nasıl diğer bilgisayarlardan daha üstün olabiliyorlar?
1,512 görüntülenme
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
  • Dış Sitelerde Paylaş
  • Soruyu Takip Et
  • Raporla
  • Mantık Hatası Bildir
Tüm Reklamları Kapat
3 Cevap
Cem Say
Cem Say
53K UP
Bilgisayar mühendisliği hocası

Kuantum kuramına göre aynı cisim aynı anda birden fazla durumda (mesela iki ayrı yerde) olabiliyor. Birden çok durumu olabilen fiziksel sistemleri bilgisayar belleği yapmak için kullanabiliriz; mesela şapkamı masaya koyarsam 0, askıya asarsam 1'i temsil etmesine karar vererek onu bir "bit"lik bir bellek olarak görebilirim. Kuantum özelliklerini yitirmemiş cisimlerden imal edilen bellekler yukarıda anlattığım nedenden ötürü aynı anda hem 0, hem 1 içerebileceklerinden bir bilgisayarın birden çok ("paralel") kopyasını aynı anda aynı problem üzerinde çalıştırıyormuşuz gibi bir etki elde edebiliyoruz. Bazı zekice algoritmalar kimi problemleri bu paralel kopyalardan "yanlış" sonuca gidenlerin (yine bir kuantum etkisi sonucu) birbirlerini "götürüp" yok etmelerini ve geriye sadece doğru sonuca varan kopyaların kalmasını sağlayarak çözebiliyor.

970 görüntülenme
Bu cevabın içeriği ve doğruluğu, Evrim Ağacı editörleri tarafından kontrol edilmiş ve onaylanmıştır.
12
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
  • Dış Sitelerde Paylaş
  • Raporla
  • Mantık Hatası Bildir
Hüseyin Açar
Fizikçi
Orijinal Soru: Kuantum bilgisayarı ne demek? Nasıl bir şeydir?

Kuantum bilgisayarlar ve bugün hepimizin kullandığı geleneksel transistör bilgisayarları arasındaki temel fark, veriyi ele alma yöntemleridir. Akıllı telefonlardan ve dizüstü bilgisayarlardan süper satranç bilgisayarı Deep Blue’ya kadar aşina olduğumuz tüm cihazlar, her şeyi en küçük bilgi birimi olan bitlerde saklar. Bir bit iki değerden birine sahip olabilir: 0 veya 1.

Bir ampul gibi düşünün: Ampul ya açıktır (1) ya da kapalıdır (0). Bilgisayar diskinde bulunan bir dosya, bazıları açık, diğerleri ise kapalı olan bir grup ampul gibi görünür. Bu tür çok sayıda ampulle donatılmış bir sistemde, “Albert was here” (Albert buradaydı) ifadesi veya Mona Lisa’nın resmi gibi bilgileri kodlayabilirsiniz.

İki durumlu bir cihaz bir problemi çözerken bu ampulleri sürekli olarak açıp kapatmalı, belleği doldurmaması için ara hesaplamaların sonuçlarını yazmalı ve silmelidir. Bu işlem zaman alır; bu nedenle görev çok karmaşıksa, bilgisayar çok uzun bir süre boyunca düşünecektir.

Tüm Reklamları Kapat

Kuantum bilgisayarlar ise, yaşlı kuzenlerinin aksine, verileri kuantum bitleri veya kısaca kübitler kullanarak depolar ve işlerler. Kübitler yalnızca “açılan” ve “kapatılan” birimler değil, aynı zamanda geçiş durumunda veya hatta aynı anda açık ve kapalı durumda olabilen birimlerdir. Ampul benzetmesine devam edersek, bir kübit, kapattığınız ancak yanıp sönmeye devam eden bir ampul gibidir. Ya da aynı anda hem canlı hem de ölü olduğu kabul edilen Schrödinger’in kedisi gibi.

Kuantum bilgisayardaki ampullerin aynı anda hem açık hem de kapalı olabilmesi çok zaman kazanılmasını sağlar. Bu nedenle de, bir kuantum bilgisayarı karmaşık problemleri en güçlü geleneksel cihazdan bile çok daha hızlı biçimde çözebilir. Google, kuantum makinesi Sycamore’un sıradan bir süper bilgisayarın 10 bin yılda çözebileceği hesaplamayı 3 dakikadan biraz uzun bir sürede yapabildiğini iddia ediyor. “Üstünlük” terimi de tam burada devreye giriyor.

Kaynaklar

  1. Şahin Kılınç. En Basit Haliyle ‘Kuantum Bilgisayar’ Nedir, Nasıl Çalışır?. (13 Temmuz 2021). Alındığı Tarih: 13 Temmuz 2021. Alındığı Yer: webtekno | Arşiv Bağlantısı
1
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
  • Dış Sitelerde Paylaş
  • Raporla
  • Mantık Hatası Bildir
Lebron James
Lebron James
1,197 UP
Çok bir deneyimim yok sadece internetten okudum araştırdım
Orijinal Soru: kuantum bilgisayarı ne için kullanılır, nasıl çalışır?

Kuantum Bilgisayarı nasıl çalışır?

Çalışma mantığını klasik bilgisayarlar üzerinden kıyas yaparak açıklamaya çalışalım. Klasik bilgisayarlar (akıllı telefon, dizüstü ve masaüstü bilgisayarlar vb.) işlemlerini ikili sayı sistemi dediğimiz 0 ve 1 değerlerini baz alabilen “Bit” ler (Binary digit) yardımıyla yaparlar. Bu sistem bir devre üzerindeki elektrik akımının bir anahtar yardımıyla açılıp kapanması esasına dayalıdır. Anahtarın açık olması durumu 0, kapalı olması durumu 1 şeklinde kullanılarak ifade edilir. Sekiz tane 1 ve 0’ın bir araya gelmesi ile bir “Byte” oluşur. 1024 Byte ile 1 Kilo Byte (KB), 1024 KB ile 1 Mega Byte (MB) oluşur. Bilgisayarda yapılan tüm işlemler, en sonunda 0 ve 1’ lere dönüştürülerek gerçekleştirilir.

kuantum-bir-sifir

Tüm Reklamları Kapat

Kuantum hesaplamada ise, temel bellek birimi olarak “Bit” kavramı yerine “Qubit” (Quantum-bit) kullanılmaktadır. İkili kod sistemiyle çalışan klasik bir bilgisayarda bir bit yalnızca 1 veya 0 olabilirken, bir kuantum bilgisayarda qubit, bu 1 ve 0’ların aynı anda çok farklı kombinasyonlarından oluşabilir. Bu durum “süperpozisyon” ile ifade edilmektedir.

bloch-kuresi

Bloch Küresi – Bir qubit’in gösterimi (Üç boyutlu bir küredeki herhangi bir nokta, kubitin durumunu göstermektedir.)

Süperpozisyon (üst üste binme ilkesi), kuantum fiziğinde iki ayrı durumun bir parçacık için aynı anda geçerli olması halidir. Hem 1 hem 0 olma hali de diyebiliriz. Bu durumu madde ve enerjinin aynı anda hem dalga hem de parçacık özellikleri sergileyebileceğini gösteren çift yarık deneyinden de (young deneyi) hatırlayabiliriz. Schrödinger‘in Kedi deneyi de Heisenberg’in Belirsizlik Yasası da bu süperpozisyon durumunu açıklamaya çalışır.

Tüm Reklamları Kapat

Qubitler, eş zamanlı olarak hem 0 hem de 1 değeri alabildiği (aynı anda her iki durumda olabildiği) için çok fazla olasılığa izin verirler. Yani 1’ler ve 0’lar ya da 0’lar ve 1’ler bilgiyi eş zamanlı temsil edebilirler. Bu olasılıklar sayesinde kuantum makineler bir hesaplamadaki tüm olasılıkları tek seferde hesaplayarak, klasik bilgisayarlardan çok daha hızlı işlem yapabilirler. Kuantum bilgisayarda işlemler, klasik bilgisayarların aksine sıraya konulmak yerine aynı anda yapılır.

Kısaca, kuantum bilgisayarlar elektrik akımına göre değil, elektron ve proton gibi atom altı parçacıkların fiziksel özelliklerine dayanan bir sistemle çalışır. Bu sayede klasik bilgisayarlara göre atom altı seviyede çok daha küçük bir alandan çok daha büyük bir hızla çalışabilirler. Kuantum bilgisayarlar son derece hassas yapıya sahiptirler, bu nedenle özel tasarım gerektirirler.

Kuantumda Veri Saklama

Klasik bilgisayarlarda veriler, harddiskte 1 ve 0’lar olarak bildiğimiz +/- yük şeklinde eşleştirilerek saklanır. Kuantum bilgisayarlarda ise veriler bir atom çekirdeği, bir foton ya da bir elektronda saklanabilir.

Atomda bulunan elektronlar, sahip oldukları manyetik alandan dolayı mıknatıs gibi hareket ederler. Elektronun mıknatıs gibi davranma özelliği “spin” (fizikte bir parçacığın açısal momentumu) olarak adlandırılır. Dış etkenlerden tamamen izole bir elektronu manyetik alana soktuğunuz vakit, manyetik kuvvetin etkisiyle manyetik alan doğrultusunda yön değiştirirler. Yani, ya “spin up” (yukarı yönlü) ya da “spin down” (aşağı yönlü) durumunda bulunabilirler. Klasik bilgisayardaki “0” ve “1” durumlarının her ikisine de aynı anda sahip olabileceği ve daha fazla ihtimal ve kombinasyonu mümkün kılabileceği anlamına gelen bu durum bize, tek bir qubitin standart bir bitten çok daha fazla bilgi taşıyabileceğini gösterir.

Kuantum bilgisayarlar şimdilik oldukça hassastır: ısı, elektromanyetik alanlar ve hava molekülleriyle çarpışmalar bir qubitin kuantum özelliklerini kaybetmesine neden olabilir. Kuantum uyumsuzluğu olarak bilinen bu süreç, sistemin çökmesine neden olur ve daha fazla parçacık dahil edildiğinde bu süreç daha hızlı gerçekleşir.

Kuantum bilgisayarların, qubitleri fiziksel olarak izole ederek, serin tutarak veya kontrollü enerji darbelerinden uzak tutarak, dış müdahalelerden korumaları gerekir. Dış ortamdan gelebilecek etkilerin ortadan kaldırılması için kuantum bilgisayarın –273 derece olan mutlak sıcaklığa çok yakın bir ortamda çalışması gereklidir. Bu kadar düşük sıcaklıklar yalnızca çipin sıvılaştırılmış helyum yardımıyla soğutulmasıyla elde edilebilir.

Kuantum üstünlüğü

İlk olarak 2012’de California Teknoloji Enstitüsü profesörlerinden John Preskill tarafından ortaya atılan kuantum üstünlüğü kavramı, klasik bilgisayarlar ile çözülmesi imkansız veya çok uzun zaman alacak problemlerin, kuantum bilgisayarları ile çözülebilmesi durumunu ifade eder.

Popüler bilim dergisi Nature’daki bir makaleye göre; Google Ekim 2019’da “Sycamore” adını verdiği 54 qubit kuantum bilgisayarın mevcut en hızlı süper bilgisayarların 10 bin yılda çözebileceği işlemi 200 saniyede çözdüğünü ileri sürmüş, böylece kuantum üstünlüğüne sahip olduklarını duyurmuştu. IBM ise, Google’ın hesaplamasında bir hata bulunduğunu, kuantum bilgisayarı tarafından çözülen problemin klasik bir bilgisayar tarafından 2.5 günde çözülebileceğini belirtmişti. Ancak, yine de 200 saniye ile 2.5 gün arasındaki muazzam fark Google’ın iddia ettiği gibi dramatik olmasa da, teknoloji dünyası için büyük bir dönüm noktası olma niteliği taşıyor diyebiliriz.

Tüm Reklamları Kapat

Siber güvenlik

Teknoloji alanında bir devrim olarak gösterilen ve karmaşık sorunları geleneksel bilgisayarlara göre çok daha hızlı çözebilecek olan kuantum bilgisayarların, çok büyük sayıları kolaylıkla asal çarpanlarına ayırabilen “Shor Algoritması” gibi özel algoritmaları çalıştırarak, günümüzde kullanılan RSA ve benzeri çoğu şifreleme yöntemini etkisiz kılabileceği ve beraberinde bir takım güvenlik sorunlarını da gündeme getirebileceği öngörülmektedir. Kuantum bilgisayarların en iyi şifreleme tekniklerini bile çok hızlı bir şekilde aşması, ister istemez bilgisayar kosanlarının da bu konuya ilgisini celbetmekte ve bu gücün siber güvenliği de tehdit etmesinden endişe duyulmaktadır.

Farklı şifreleme yöntemleriyle siber güvenlik önlemlerinin yoğun olarak işletildiği bankalar, devlet kurumları gibi kişisel ve gizli verilerin tutulduğu işletmeler başta olmak üzere, dijital sektördeki herkesin kırılamayacak algoritmalar kullanması ve şifreleme sistemlerini ‘kuantum dayanımlı’ hale getirmesi yakın gelecekte zorunlu hale gelecek gibi görünüyor.

Tüm Reklamları Kapat

Kuantum bilgisayarlar, gündelik hayatımızdaki klasik bilgisayarlar gibi yaygın olarak kullanıma girmese bile, özellikle işlem yapma kapasiteleri ve hızları bakımından, günün birinde evrenin başlangıcını simüle etmek ve belki de bilimin en karmaşık ve gizemli sorularına cevap verebilmek için kullanılacağı aşikâr.[2][2][2][2][2]

http://quantumly.com

Kaynaklar:

https://www.newscientist.com

Tüm Reklamları Kapat

https://blog.google/perspectives/sundar-pichai/what-our-quantum-computing-milestone-means

http://quantumly.com

Kaynaklar

  1. H. Badgers. Kuantum Bilgisayar Nedir? Verilerimizi Artık Kuantumda Mı Saklayacağız?. (24 Kasım 2021). Alındığı Tarih: 19 Aralık 2023. Alındığı Yer: NTT DATA Business Solutions Türkiye | Arşiv Bağlantısı
2
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
  • Dış Sitelerde Paylaş
  • Raporla
  • Mantık Hatası Bildir
Daha Fazla Cevap Göster
Cevap Ver
Evrim Ağacı Soru & Cevap Platformu, Türkiye'deki bilimseverler tarafından kolektif ve öz denetime dayalı bir şekilde sürdürülen, özgür bir ortamdır. Evrim Ağacı tarafından yayınlanan makalelerin aksine, bu platforma girilen soru ve cevapların içeriği veya gerçek/doğru olup olmadıkları Evrim Ağacı yönetimi tarafından denetlenmemektedir. Evrim Ağacı, bu platformda yayınlanan cevapları herhangi bir şekilde desteklememekte veya doğruluğunu garanti etmemektedir. Doğru olmadığını düşündüğünüz cevapları, size sunulan denetim araçlarıyla işaretleyebilir, daha doğru olan cevapları kaynaklarıyla girebilir ve oylama araçlarıyla platformun daha güvenilir bir ortama evrimleşmesine katkı sağlayabilirsiniz.
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
Evrim Ağacı'na Destek Ol

Evrim Ağacı'nın %100 okur destekli bir bilim platformu olduğunu biliyor muydunuz? Evrim Ağacı'nın maddi destekçileri arasına katılarak Türkiye'de bilimin yayılmasına güç katın.

Evrim Ağacı'nı Takip Et!
Aklımdan Geçen
Komünite Seç
Aklımdan Geçen
Fark Ettim ki...
Bugün Öğrendim ki...
İşe Yarar İpucu
Bilim Haberleri
Hikaye Fikri
Video Konu Önerisi
Başlık
Gündem
Bugün bilimseverlerle ne paylaşmak istersin?
Bağlantı
Kurallar
Komünite Kuralları
Bu komünite, aklınızdan geçen düşünceleri Evrim Ağacı ailesiyle paylaşabilmeniz içindir. Yapacağınız paylaşımlar Evrim Ağacı'nın kurallarına tabidir. Ayrıca bu komünitenin ek kurallarına da uymanız gerekmektedir.
1
Bilim kimliğinizi önceleyin.
Evrim Ağacı bir bilim platformudur. Dolayısıyla aklınızdan geçen her şeyden ziyade, bilim veya yaşamla ilgili olabilecek düşüncelerinizle ilgileniyoruz.
2
Propaganda ve baskı amaçlı kullanmayın.
Herkesin aklından her şey geçebilir; fakat bu platformun amacı, insanların belli ideolojiler için propaganda yapmaları veya başkaları üzerinde baskı kurma amacıyla geliştirilmemiştir. Paylaştığınız fikirlerin değer kattığından emin olun.
3
Gerilim yaratmayın.
Gerilim, tersleme, tahrik, taciz, alay, dedikodu, trollük, vurdumduymazlık, duyarsızlık, ırkçılık, bağnazlık, nefret söylemi, azınlıklara saldırı, fanatizm, holiganlık, sloganlar yasaktır.
4
Değer katın; hassas konulardan ve öznel yoruma açık alanlardan uzak durun.
Bu komünitenin amacı okurlara hayatla ilgili keyifli farkındalıklar yaşatabilmektir. Din, politika, spor, aktüel konular gibi anlık tepkilere neden olabilecek konulardaki tespitlerden kaçının. Ayrıca aklınızdan geçenlerin Türkiye’deki bilim komünitesine değer katması beklenmektedir.
5
Cevap hakkı doğurmayın.
Bu platformda cevap veya yorum sistemi bulunmamaktadır. Dolayısıyla aklınızdan geçenlerin, tespit edilebilir kişilere cevap hakkı doğurmadığından emin olun.
Ekle
Soru Sor
ve seni takip ediyor

Göster

Şifremi unuttum Üyelik Aktivasyonu

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close