Kuantum Bilgisayar Nedir? Çalışma Prensibi ve Beraberinde Getirdiği Zorluklar

0
Advertisement

Kuantum Bilgisayar nedir ve nasıl çalışır? Kuantum Bilgisayarın özellikleri, tarihçesi, çalışma prensibi ve bu bilgisayarlarla ilgili zorluklar.

Kuantum Bilgisayar

Kuantum Bilgisayar

Kuantum bilgisayar, kuantum fiziğinin prensiplerini, hesaplama gücünü geleneksel bir bilgisayarla elde edilebilecek olandan daha fazla arttırmak için kullanan bir bilgisayar tasarımıdır. Kuantum bilgisayarlar küçük ölçekli olarak inşa edilmiştir ve bunları daha pratik modellere yükseltmeye devam etmektedir.

Bilgisayarlar Nasıl Çalışır?

Bilgisayarlar, verileri ikili sayı biçiminde depolayarak çalışır ve bu da, transistörler gibi elektronik bileşenlerde 1 ve 0’lık bir dizi tutulmasına neden olur. Bilgisayar belleğinin her bileşeni bir bit olarak adlandırılır. Boolean mantığı aracılığıyla manipüle edilebilir, böylece bitler bilgisayar programı tarafından uygulanan algoritmalara bağlı olarak 1 ve 0 modları (bazen “on” ve “off” olarak adlandırılır) arasında değişir.

Kuantum Bilgisayar Nasıl Çalışır?

Bir kuantum bilgisayarı, bilgiyi, iki durumun 1, 0 veya kuantum süperpozisyonu olarak depolar. Böyle bir “kuantum biti” ikili sistemden çok daha fazla esneklik sağlar.

Advertisement

Özellikle, bir kuantum bilgisayarı geleneksel bilgisayarlardan çok daha büyük hesaplamalar yapabilir … Kriptografi ve şifreleme alanında ciddi endişeleri ve uygulamaları olan bir durum söz konusudur. Bazıları, başarılı ve pratik bir kuantum bilgisayarın, evrenin ömrü boyunca geleneksel bilgisayarlar tarafından tam anlamıyla kırılamayan büyük sayıları çarpanlarına dayanan bilgisayar güvenlik şifrelemelerini parçalayarak dünyanın finansal sistemini harap edeceğinden korkuyor. Diğer yandan, kuantum bilgisayarı, sayıları makul bir süre içinde hesaba katabilir.

Kuantum bilgisayarında çalışan tam fiziksel mekanizma teorik olarak karmaşık ve sezgisel olarak rahatsız edicidir. Genel olarak, kuantum fiziğinin çok dünyalı yorumu açısından açıklanmaktadır, burada bilgisayar sadece evrenimizde değil aynı zamanda diğer evrenlerde de hesaplamaları gerçekleştirirken, çeşitli kübitler kuantum ayrıştırma durumundadır. Bu çok zor gibi görünse de, çok dünyalı yorumlamanın deneysel sonuçlarla eşleşen tahminler yaptığı gösterilmiştir.

Kuantum Bigisayarın Tarihçesi

Kuantum bilgisayarın, köklerini 1959 yılında Richard P. Feynman’ın, daha güçlü bilgisayarlar oluşturmak için kuantum etkilerinden yararlanma fikri ve minyatürleşmenin etkileri üzerine yaptığı konuşmasına kadar uzanıyor. Bu konuşma genellikle nanoteknolojinin başlangıç ​​noktası olarak kabul edilir.

Tabii ki, hesaplamanın kuantum etkileri gerçekleşmeden önce, bilim adamları ve mühendisler geleneksel bilgisayarların teknolojisini geliştirmek zorunda kaldılar. Bu nedenle, uzun yıllar boyunca Feynman’ın önerilerini gerçeğe dönüştürmek konusunda çok az doğrudan ilerleme oldu.

Advertisement

1985 yılında, “Kuantum mantık kapıları” fikri, Oxford Üniversitesi’nden David Deutsch tarafından bir bilgisayardaki kuantum bölgesini kullanmanın bir yolu olarak ortaya konuldu. Aslında, Deutsch’un konuyla ilgili makalesi, herhangi bir fiziksel sürecin bir kuantum bilgisayarı tarafından modellenebileceğini gösterdi.

Yaklaşık on yıl sonra, 1994’te AT & T’den Peter Shor, bazı temel çarpanlara ayırma işlemlerini gerçekleştirmek için sadece 6 kübiti kullanabilen bir algoritma geliştirdi.

Bir avuç kuantum bilgisayarı inşa edildi. Birincisi, 1998’de 2-kubit bir kuantum bilgisayarı, birkaç nanosaniyede decoherence (kuantum tutarlılığının kaybıdır) kaybetmeden önemsiz hesaplamalar yapabilir. 2000 yılında, ekipler hem 4-kübit hem de 7-kübit kuantum bilgisayarı başarıyla kurdu. Bazı fizikçiler ve mühendisler, bu deneylerin tam ölçekli hesaplama sistemlerine yükseltilmesinde karşılaşılan zorluklar konusunda endişelerini dile getirmesine rağmen, konuyla ilgili araştırmalar hala çok aktif. Yine de, bu ilk adımların başarısı, temel teorinin sağlam olduğunu göstermektedir.

Kuantum Bilgisayarlarla İlgili Zorluklar

Kuantum bilgisayarın ana dezavantajı gücü ile aynıdır: kuantum ayrışması. Kübit hesaplamaları, kuantum dalga fonksiyonu, durumlar arasında bir üst üste binme durumundayken gerçekleştirilir; bu, hem 1 hem de 0 durumlarını kullanarak aynı anda hesaplamalar yapmasına izin verir.

Advertisement

Bununla birlikte, bir kuantum sisteme herhangi bir tipte bir ölçüm yapıldığında, ayrışma bozulur ve dalga fonksiyonu tek bir duruma çöker. Bu nedenle, bilgisayar bir şekilde bu hesaplamaları uygun zamana kadar herhangi bir ölçüm yapmadan yapmaya devam etmelidir, daha sonra kuantum durumundan çıkabileceği zaman, sonucunu okumak için bir ölçüm almalıdır.

Bu ölçekte bir sistemi manipüle etmenin fiziksel gereksinimleri, süperiletkenlerin, nanoteknolojinin ve kuantum elektroniklerinin ve diğerlerinin alanları dikkate almayı gerektirir. Bunların her biri, hala tamamen gelişmekte olan sofistike bir alandır, bu yüzden hepsini işlevsel bir kuantum bilgisayarla birleştirmeye çalışmak çok zor bir görevdir.


Bir Yorum Yazmak İster misiniz?