Kuantum Hesaplama ve Uygulamaları

Cem hocam konuya fizik biliminin tanımı ile başlıyor. Evrenin nasıl çalıştığını anlamak için binlerce yıldır kafa patlatıyoruz. Evren çok küçük parçacıklardan oluşur, bunların kendi aralarındaki etkileşimi anlarsak, evreni de bir seviyede anlamış oluruz, işte fizik bunu araştıran bilimin adı.

Bize liselerde öğretilen fizik Newton fiziği aslında kuantum fiziğinin bizim gibi büyük boyutlar için geçerli, daha anlaşılır, çok daha basit bir versiyonu. Newton fiziğinde bir madde sadece belli zamanda belli bir yerdeyken, kuantum fiziğinde bir tanecik aynı iki farklı yerde olabilir

Kuantum fiziğindeki bizim sağ duyumuza çok da hitap etmeyen aynı anda iki farklı yerde olabilme durumu bilgisayar bilimleri için yeni imkanlar yaratıyor. Günümüzde bilgisayarlar sıfır ve birleri çok hızlı işleyerek ne yapıyorlarsa yapıyorlar; ışık açıksa biri kapalıysa sıfırı ya da elim buradaysa biri buradaysa sıfırı temsil etsin gibi. Eğer kuantum parçacıkları ile bilgisayar yaparsan bir bit aynı anda hem bir hem de sıfırı temsil edebiliyor, bu durum belli şartlar sağlandığı durumda bilgisayara aynı anda paralel birden çok şeyi yaptırabilme imkanı sağlıyor.

Bu sayede şimdiki bilgisayarlarımızda çözebildiğimiz yöntemlerden çok daha hızlı çalışan yöntemleri olduğunu şimdiden keşfetmiş durumdayız. Yani günün birinde makinayı yaparsak hızlı çalışacağına emin olduğumuz programı zaten yazmış durumdayız; yani program hazır makina eksik.

Fizik ve Bilgisayar Bilimleri profesörü olan Shohini Ghose bir TED konuşmasında bir kuantum bilgisayarı ile şu an kullandığımız bilgisayarlarları mum ve ampül örneği ile analoji yaparak çok basit ama bir o kadar etkin bir şekilde kıyaslıyor. Ampül daha kuvvetli bir mum değil, çok daha iyi mum üreterek bir ampül yapmak mümkün değil. Ampulün ışık verme mekanizması, arkasındaki teknoloji mumdan nasıl çok farklı ise kuantum bilgisayarı da kuantum fiziği kuralları çerçevesinde çalışan yeni bir teknoloji.

Shohini Ghose elektrik ampulü nasıl yaşam şeklimizi, toplumu dönüştürdüyse kuantum bilgisayarlarının da hayatımızı pek çok alanda değiştirme potansiyeline sahip olduğunu söylüyor. Örneğin siber güvenlik, sağlık sektörü ve internet bu dönüşümden en çok etkilenecek alanlardan üç tanesi olacak

Quantum fiziğindeki belirsizlik, hiçbir şeyin kesin olmaması durumu mesajların şifrelenmesi için kullanılabilir ve doğasındaki belirsizlik nedeniyle de herhangi bir hacker tarafından kırılması mümkün olmaz

Sağlık ve ilaç sektöründe kuantum bilgisayarları devrim yaratabilecek çok büyük potansiyele sahip. Örneğin ilaç geliştirmek için moleküllerin analizi ve tasarımını yapmak gerekiyor, ancak moleküldeki atomların özelliklerini tam olarak tanımlamanın ve hesaplamanın inanılmaz zorluğu nedeniyle günümüzün süper-bilgisayarları için bile oldukça zor bir süreç. Bir kuantum bilgisayarı için ise çok kolay, çünkü molekül ve atomların özelliklerini belirleyen kuantum fiziği ile aynı kurallar çerçevesinde çalışıyor

Bir kuantum parçacığı hakkında birşeyleri değiştirdiğinizde onun uzaktaki eşi üzerinde de aynı değişiklik oluyor. Kuantum parçacıklarının bu etkileşim özelliği kullanılarak, verileri fiziksel olarak bir kablodan ya da radyo dalgaları ile kablosuz göndermeden bir yerden başka bir yere göndermek mümkün olacak diyor Shohini Ghose. O ve ekibi şimdiden farklı ağlardaki farklı kullanıcılar arasında güvenli ve etkin veri iletişimi kurmak için yeni protokoller tasarlayıp gerçekleştirmişler bile..

Kuantum hesaplamanın potansiyeli hakkında daha şimdiden bu kadar çok konuşabiliyorsak, bilgisayarları çıktığı zaman yapılabilecekleri düşününce heyecanlanmamak mümkün değil!!

Kaynaklar:

1. https://youtu.be/XoxCznbldEM

2. https://www.ted.com/talks/shohini_ghose_quantum_computing_explained_in_10_minutes