Yalnızca NASA ve Google tarafından kullanıldığı bilinen, sadece özel görevlerde kullanılan kuantum bilgisayarların bilgi döngüsüne katkısı nasıl olacak?
Herkesin de bildiği üzere 21. Yüzyıl bilgi çağı. Bize her türlü konuda bilgi paketleri sağlayan en önemli unsur ise bilgisayarlardır. Bilgisayarlar aslında kullanım olarak çok da eski değil, 2000 yılı öncesinden beri aktif olarak faaliyet gösteren elektronik elemanlar. İş ve okullardan kişisel kullanıma kadar insan hayatının kesinlikle vazgeçilmez bir parçası. Peki neredeyse bütün işlerin hatasız olarak yürümesini sağlayan bu bilgisayarların çalışma prensibi ne? Sadece prizden aldığı elektrik enerjisiyle bilgisayarlar onlarca işlemi nasıl bu kadar hızlı yapabiliyor? Günümüzün en kapsamlı bilgisayarı nasıl çalışır, neleri başarabilir?
Öncelikle bir bilgisayarın çalışma prensibi hakkında ufak bir bilgi verelim;
Basit olarak normal bir bilgisayar şu şekilde çalışır :
Kullanıcı bilgisayarın açma düğmesine bastıktan sonra, güç kaynağı sisteme güç vererek çalışmayı başlatır. Bilgisayar, işletim sistemini yüklemenin güvenli olup olmadığını kontrol etmek için bazı testler yapar. BIOS, tamam sinyalini gönderdikten sonra, işletim sistemi bir önyükleyici tarafından hafızaya yüklenir. Daha sonra işletim sistemi yüklemenin geri kalan kısmını devralır.
Günümüzdeki en kapsamlı bilgisayarlar ise kuşkusuz “Kuantum Bilgisayarlar”dır. Kuantum bilgisayarların normal bilgisayarlardan farkı ise Klasik bilgisayarlarda bilgi bitlerle temsil edilirken, kuantum bilgisayarlar bilgisayar bellek birimi için kuantum bitlerini, yani kübitleri kullanır. Kuantum teorisine göre iki ayrı kuantumun durumu bir parçacık için aynı anda geçerlidir. Süper pozisyon, kuantum fiziğinde iki ayrı durumun bir parçacık için aynı anda geçerli olması halidir. Bunu da aslında çok basit bir şekilde açıklayabiliriz. Lisede de gördüğümüz çift yarık yani Young deneyinden. Heisenberg Belirsizlik İlkesi ile Shördinger Kedi Paradoksu da bu durumu açıklamaya çalışır. Kargaşa Kuramı, diğer isimleriyle kaos kuramı ya da kaos teorisi ise; yapısal olarak bir fizik teorisi ya da matematiksel bir tümevarımı değil de fiziksel gerçeklik olan parçalarının bütün olarak eğilimini açıklamaya yarayan bir yöntemdir.
Kaos kuramı, kuantum bilgisayarların ve onların çıktılarını kolaylıkla görüntülenebilir hale getiren ekranların ortaya çıkmasıyla daha da gelişmiş ve popülerlik kazanmıştır. Kaos teorisi bilgisayar teknolojisindeki gelişmelere paralel olarak ilerleme kaydetmiştir. Bu gelişimdeki en büyük etken elektronik bilgisayarlardır. Kaos teorisi matematiğin çoğu basit formüllerinin sürekli yenilenmesini içerir ki bunu elle hesaplamak mümkün değildir. Bu yüzden bilgisayar teknolojilerinin gelişmesi kaos teorisini de geliştirmiştir.
Karmaşa ve süper pozisyon fenomenleri gelişmiş bilgisayarlar için bize birçok açıdan yarar sağlıyor. Bu iki fenomen, kuantum bilgisayarların sıradan bilgisayarların asla yapamayacağı büyük ve karmaşık işlemler ve hesaplamaların yapılmasını sağlar. Kuantum bilgisayarlar şaşırtıcı derecede güçlüdür ve bu bilgisayarlar işlem yaparken kullanıcıya sağladığı kapasitenin tamamını kullanmazlar. Klasik bilgisayarlarda bilgi 0’lar ve 1’ler şeklinde temsil edilirken kuantum bilgisayarlarda bilgi temsil etme süreci kuantum fiziği yasalarına göre gerçekleşir yani 1’ler ve 0’lar ya da 0’lar ve 1’ler bilgiyi eş zamanlı temsil edebilirler. Bu süper pozisyon ilkesiyle mümkün olur. Gerçek dünyada 0’lar ve 1’ler le temsil edilen bitler uzayda herhangi bir zamanda dört olası durumda bulunabilirken kuantize edilmiş dünyada bu dört olası durum süperpozisyon ilkesine göre aynı zamanda uzayda gözlemlenebilir.
İşte bu ilkeler , kuantum bilgisayarlara büyük bir hesaplama gücü verir. Alışılagelmişin dışında bitler 4 olası durumda bulunabilirken kuantize edilmiş durumda süperpozisyon ilkesine göre bilgisayarların çalışma prensibinin temelini oluşturan 0’lar ve 1’leri eş zamanlı temsil edebiliyor. Eş zamanlı temsilden kazanılan yüksek hız, kuantum bilgisayarların tüm kombinasyonları hızla deneyerek bütün şifreleri de kırabileceği anlamına geliyor.
Kuantum bilgisayarların üretimi ve kullanımına gelecek olursak D-Wave Systems adlı büyük bir şirket kuantum bilgisayarlarla uğraşan birkaç firmadan sadece birisi. Aynı zamanda D-Wave Systems Google ve NASA tarafından da destekleniyor. Google’ın destek amacı ise kuantum bilgisayarların hızlı web aramaları gibi konulardaki optimizasyon problemlerini çözmekte başarılı olması. NASA ise bu sistemi gelişmiş görev planlama, örüntü tanıma ve hava trafik kontrolleri için kullanmaktadır.
Bu teknoloji tabiki bir gün günümüzde kullandığımız bilgisayarlar gibi hepimizin kullanacağı hale gelecektir fakat bunun için uzun zamana gerek olduğu apaçıktır. Şimdilik Google ve NASA tarafından özel görevlerde kullanılan kuantum bilgisayarlar temelde matematiğin kullanıldığı normal bilgisayarlardan farklı olarak kuantumun yani fiziğin ağır bastığı bilgisayarlar olarak yüksek performans sağladı. Bu değişim ilerde cep telefonları , tabletler ve yüksek çözünürlüklü bilgisayarların da çalışma prensiplerinin ve hızlarının da değişeceğinin bir kanıtı.
Fizik ilerledikçe teknoloji de ilerleyecek , teknoloji ilerledikçe de kuantum bilgisayarlar bizim için sıradan makinelere dönüşecektir.