Bugünün bilgisayarlarının 1 ve 0 mantığında çalıştığını biliyoruz. Kuantum bilgisayarlar ise hem 1 ve 0 değerini alabileceği gibi, hem de bazı temel fiziksel prensiplere (Süperpozisyon gibi) dayanarak üçüncü bir olasılığı daha ortaya çıkarabilir. Aynı anda her iki değeri de alabilir demeyi doğru bulmamakla beraber, işin aslını bu yazımızda öğreneceğiz. Kuantum bilgisayarları daha iyi anlamak için bu yazımızı 5 temel madde altında inceleyelim.
- Kuantum bilgisayar nedir, nerede kullanılır?
- Kuantum bilgisayarlarda hangi teknoloji kullanılır?
- Qubit nedir?
- Kuantum bilgisayarlarla hack işlemleri ne hale gelebilir?
- Sonuç
Kuantum bilgisayar nedir, nerelerde kullanılır?
Kuantum bilgisayar, en kısa tanımıyla yaptığı işlemler için kuantum teorisinden yararlanan bilgisayardır. Kuantum teorisinin getirdiği farklılıkları diğer maddelerde açıklayacağım üzere, kuantum bilgisayarlar normal bilgisayarlardan büyük oranda farklıdır. Örneğin şu anki bilgisayarların grafik işlem yapamayacağı söyleniyor. Bu sebeple şu an için evimize girmeleri mümkün gözükmüyor. Kullanım alanları ise direkt hesaplama üzerine. Google, DWave (Temel görseldeki) ve IBM gibi firmaların ürettiği bu bilgisayarlar, sadece hesap mantığı üzerine evdeki bilgisayarınızdan 100 milyon kata kadar daha hızlı olabilir. Kendi fikrime göre, eğer bu aritmetik güç, grafiksel lojik mantıkla bağdaştırılabilirse, bilgisayarın gücüne ve yazılımın uygunluğuna bağlı olarak örneğin bir araç tasarımının dosyası yüklendiğinde 0’dan 100’e saniyeler, hatta qubit miktarına bağlı olarak (Açıklanacak) saliseler içinde tüm aracı baştan aşağı tasarlayabilir. Sadece insan eliyle bilgisayar üzerinden yapıldığında bu tasarım en hızlı halde bile 7 saat sürebilmektedir. (Örneğin lüks Audi araçları) Tek gerek şart, bilgisayara ne yapması gerektiğini söyleyen bir yazılım.
Kuantum bilgisayarlarda hangi teknoloji kullanılır?
Buradan kastım hangi yarı iletken teknolojinin kullanıldığı. Beklenildiğinin aksine farklı bir yarı iletken madde kullanılmıyor, silikon ile üretilen transistörler kullanılıyor. Tam teknolojiye verilen ad ise “Quantum CMOS” Bu bilgisayarların eve girmesini zorlaştıracak bir diğer etken ise inanılmaz derecede düşük sıcaklıklarda çalışması, öyle ki mümkün mertebede mutlak sıfıra yakın tutulmaya çalışılıyor. Biraz daha detaya inelim. CMOS’ta kanal (Gate) üç açıdan çevrilir, doğru açılardan da iki köşe oluşturarak elde edilir. (Bir dikdörtgen düşünün, yatay düzlem üzerinde, ortası içe çökmüş vaziyette) Bu köşelerdeki elektrik alanı diğer noktalardan daha güçlüdür ve bu köşeler bu sıcaklıkta elektrostatik kuantum tuzakları olarak iş görebiliyor. Elektronlar bu aralıkta gider ve gelir (1-0), aynı zamanda bu aralıkta sıkıştırılabilir ve işte diğer durum için olasılıkları doğurur. Gelin sizlerle birlikte Qubit kavramını inceleyelim ve daha iyi anlayalım.
Qubit nedir?
Yukarıdaki görselde görüldüğü üzere normal bir bilgisayar iki duruma sahiptir. Quantum bilgisayarda ise şeklin matematiksel olarak açıklamasını yaparsak işleyişi daha iyi anlarız. Burada x,y ve z düzlemlerimiz olsun, küresel koordinatları da işin içine katalım. Bu kürede üstte ve altta iki bit olsun. Temel bir teta açımız var ise (Bu teta açısı kürenin tam ortasından dik olarak kesiti alındığında oluşan çemberde hareketi temsil etsin), bu açının değişimine göre her yatay kesitteki çemberden geçildiğinde bir değer alınabilir veya iki değer de alınabilir. (Her iki bit de ortalandığında) Şimdi bu kürelerden yan yana dizildiğini düşünelim. 2 değer alınması mantığına göre her bir küre yan yana eklendiğinde bu değer üs şeklinde artar. İşte kuantum bilgisayarların temel çalışma mantığı da budur. Çok karışık olmuş olabilir, lakin “Her iki değer de alınır” denmesi doğru olmaz, aslı budur. 300 qubit’lik bir bilgisayarda evrendeki atom sayısı kadar olasılığı tek seferde işleyebilirsiniz, ki bu şimdilik mümkün gözükmüyor. Böyle bir teknolojinin var olduğunu hayal edersek, sanırsam insan oğlu Her Şeyin Teorisini ortaya atabilir.
Kuantum bilgisayarlarla hack işlemleri ne hale gelebilir?
Qubit kapasitesine bağlı olarak, eğer şifrelemenin kapasitesi belirli ise (32 hane gibi) kırılma süresi “eğer mantık aritmetik işlem gibi tanıtılırsa” en karmaşık şifre için bile nano saniyelerle sınırlı kalabilir. Bu durumdan henüz korkmaya gerek yok, böyle bir durumda yeni bir şifreleme yöntemi de gelecektir.
Sonuç
Moore yasasının durgunlaştığı bu zamanlarda, nanometre olarak da sınırlara ulaştığımız varsayılırsa yeni bir teknolojinin açığa çıkması ve bunun üzerine uğraş verilmesi illa ki kaçınılmaz olacaktır. Kuantum bilgisayarlarda da zamanla kolaylaştırmalar görülecek ve daha kullanılabilir hale gelecektir. İlerleyen zamanlarda belki de filmlerde gördüğümüz gibi her teknolojiyi gözümüzde bir lens ile önümüze hologram olarak sıralayabilir ve elimiz vasıtasıyla bu teknolojiden faydalanabiliriz. Bir sonraki yazım olan “Teraflops kavramı” yazımda görüşmek üzere.