Kuantum Bilgisayar Nedir Nasıl Çalışır

Artık sıklıkla duymaya başladık bu kuantum bilgisayar mevzusunu, hatta diyebilirim ki önümüzdeki 20 yıllık süreçte hayatımıza girmeye hazırlanıyor bu teknoloji. Peki nedir bu kuantum bilgisayar nasıl çalışır yenir mi? tadı güzel mi? Elimden geldiğince sıkıcılıktan uzak ve basitçe anlatmaya çalışıcam.

Bilgisayar nedir? Kabaca bitlerden oluşan bir hesaplama sistemi peki bu nedemek bakalım;

Bugünkü bilgisayarlarımız sıklıkla 32 ama gittikçe artan hızda 64 bit'lik çok çekirdeki yaklaşık 2-3,8 ghz hızında (i7 extreme) çalışıyor. Şimdi bir kuantum bilgisayar nedir anlamak için bu terimleri anlamamız lazım.

Nedir bu bit? Bit bilginin bilgisayar dilinde kodlanmış halidir yani bir bit aynı anda ya 1 olabilir veya 0. Gelin herşeyi basite indirgeyelim, bilgisayarlar 3 bit olarak başladı hayatlarına şimdi iki tip bilgisayar vardır DETERMINIST veya RASTGELE OLMAYAN bilgisayarlar ile RASTGELE olan bilgisayarlar (evlerimizdeki) şimdi bu nedemek?

3 Bitlik tek çekirdekli bir makina'da bitlerin olasılığı 2^3=8'dir yani bitler 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111durumlarından kesin birinde olacaklardır ve rastgele olmayan makinelerde bunun olasılığı 1'dir yani %100 rastgele bilgisayarlarda ise bu 8 olasılıktan birinde olacaktır herhangi bir anda hangi durumda olacağının matematiksel olasılığı ise 1/8'dir dolayısı ile 8 durumdan herhangi birinde olma ihtimali toplamda yine %100 yani 1 dir. Bu ne demek? karıştınız biliyorum bu şu demek

deterministik bir 3 bit tek çekirdek makinede bitler o an 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111durumlarından kesin olarak birinde bulunacaktır evlerimizdeki bilgisayarlar ise bu 8 olasılıktan herhangi birinde olacaklardır ama herhangi bir zamanda tek bir durumda olacaklardır. Yani diyelim 101 durumunda

Çift çekirdek makinede işler kızışır zira olasılık 8+8'e çıkar yani 16, çip aynı anda üstte yazdığım 8 olasılıktan ikisi durumunda bulunabilir (çekirdek başına bir durum) çekirde 4'e çıkarsa 8*4 yani 32 olası durumdan 4'ü durumunda bulunabilir. Yani bu nedemek?

4 çekirdek bir makine aynı anda 4 farklı seçenekte bulunabilir (çekirdek başı bir durum) yani aynı anda 4 farklı bağımsız işlem yürütebilir demektir.

Peki Kuantum Bilgisayarda ne olur elbette kaos devreye girer

Kuantum bilgisayardaki bitlerin farklı bir durumu vardır bu bitler 0-1 ve hem 0 hem 1 durumunda olabilirler bunu aynı anda yapabilirler bunun sebebi dolaşıklık teorisi ile süperpozisyon denen parçacık özelliklerinde yatar. Bir kuantum parçacık zaman ve mesafeden bağımsız olarak aynı anda 3 farklı pozisyonda bulunabilir üstelik bu pozisyonlar tekil değil complex durumlardır (shrödinger'ın kedisi gibi kedi hem yaşıyor hem ölü hemde hem ölü hem yaşıyor). Bunlara Kuantum bitler veya QUBIT denir.

Dolayısı ile normal bir 3 bitlik tek çekirdek bilgisayar 2^3 yani 8 olasılıktan aynı anda sadece birinde bulunabilirken 3 qubitlik bir bilgisayar aynı anda 8 durumda olabilir. Kabaca bugünün bilgisayarlarında bu oran 1/8 iken kuantum bilgisayarda direkt 8 olur.

Günümüze gelelim

64 bit bir i7 işlemci ele alalım mesela 4 çekirdekli 3,8 ghz hızında

bu durumda bilgisayar herhangi bir anda 2^64=[TABLE]

[TR]

[TD]18.446.744.073.709.600.000[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

olasılıktan 4'ü durumunda olacaktır herhangi bir anda baktığınızda. Ve bilgisayar ya aynı anda bir işlem için saniyede 4(çekirdek sayısı)*3,8 milyon=15,2 milyon işlem yapabilir veya 4 farklı işlemi saniyede 3,8 milyon işlem hesaplama hızında gerçekleştirebilir.

Peki bir kuantum bilgisayar olsaydı elimizde 64 qubitlik ne olacaktı bu bilgisayar aynı anda

18.446.744.073.709.600.000

durumdan birinde olacağından bu kadar işlemi saniyede 3,8 milyon hesaplama hızında yapabilecek demekti. Bunu hayal etmek bile çok zor farkındayım o yüzden küçük örnekle gittim ilk başta yine öyle yapalım

3 bitlik 4 çekirdek 3,80 ghz hızında bir bilgisayar var diyelim bu durumda bu bilgisayar

1 saniyede 1 işlem için 15,2 milyon kere 8 bit olasılığınsan birinde olacak demektir yani saniyede 15,2 milyon kere 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 durumundan birinde bulunacaktı veya 4 farklı işlem için saniyede 3,8 milyon kere 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 durumlarından biri halini alacaktı

3 qubitlik bir makine 3,8 ghz hızında ne yapar peki

saniyede 3,8 milyon kez 8 durumda aynı anda bulunabilir demektir yani 8 çekirdek işlemci gibi üstelik bu işlemi sadece 0 veya 1 olarak değil aynı anda hem 0 hem 1 olarak varolup bu işlemi 8*2=16 çekirdeğe çıkarabilir demek. Dikkat edin 3 qubitlik bir kuantum makine saniyede 3,8 milyon hesaplama hızı ile 16 farklı işlem yapabilir veya tek bir işlem için standart algoritmanın 4 kat üstüne çıkarak saniyede 60,8 milyon işlem yapabilir.

Hız ve olasılıklar hayallerimizin ötesinde. Bugün çalışır durumda D-Wave firmasının (Kanada firması) 84 qubitlik bir quantum makinesi var ve satıyor da (10 milyon dolar) bu makinenin gücü nedir sizce? Şöyle belirtiyim

Ramsey Kuramı denen ve matematikçileri deli eden aşırı kompleks hesaplama gerektiren bir teori var ilgilenenler için

Ramsey Kuramı - Vikipedi

Akıl almaz bir matematiksel hesaplama istiyen kuram bugün IBM gibi aynı anda paralel çalışan günümüz süper bilgisayarları ile günü bulan hesaplama isterken 84 qubitlik makine bunu

270 MİLİSANİYEDE ÇÖZMÜŞTÜR. Yanlış okumadınız 270 milisaniyede üstelik bu işlem için sadece 28 qubitini kullanmış kalan 56 qubit hata kontrolü için kullanılmış.

İngilizce bilen ve ilgilenenler için

The Largest-Ever Quantum Calculation Uses 84 Qubits and Takes Just 270 Milliseconds | Popular Science

Teknolojinin önü çok açık henüz pahalı ama hızla ucuzlayacaklardır şimdi değil ama 20-30 yıl sonra 20-30 bin dolara alınabilir olacaklar bu da tıp, meteoroloji, deprem tahmini başta bir çok konuda insanlık dev adımlar atacak anlamına geliyor. Büyük bir kırılmanın eşiğindeyiz arkadaşlar. Lockheed Martin firması şimdiden 10 milyon dolarlık 128 qubitlik bir sipariş vermiş bile firmaya, amerikan oşinografi dairesi, nasa, darpa sırada deniyor. Herkes amerika zanneder ama teknolojide dünyayı Kanada ve Avustralya sürükler amerika şahane pazarlar

Kısaca yakında kanser dahil bir çok hastalığa hatta gribe çare bulunacak, depremleri önceden tahmin etmeyi başarmış hava durumun dakikalık kesinlikle takip edebilen, kasırgaları hortumları oluşmadan günler öncesinde yerine varıncaya kadar bilebileğiz. Uzay teknolojisinde sıçramalarımız olacak, 2023 yılında insanoğlunun marsa ilk yerleşimcileri göndermesi planlanıyor teknolojinin altında hep bu qubit makineler olacak.

Dedim ya bilim heyecan verici. Kimbilir nasıl bir gelecek bizi bekliyor.

Yazı alıntı değil kendi emeğimdir. Dolaşıklık veya süperpozisyon teorilerine girmedim çok karmaşık olduklarından talep olursa (yazıyı okuyan olursa umarım ) anlatırım zevkle. Umarım hoşunuza gitmiştir.

Tesekkurler dostum. Cok guzel bir paylasim:thumbsup:

Peki bu teknolojinin eksi yönleri yokmu diye sorabilirsiniz elbette var kısaca açıkliyim;

Yukarıda dikkatinizi çekti ise eğer hızdan bahsetmedim. Zira bir Kuantum bilgisayarın hızı 100 ghz'e kadar ulaşabiliyor (saniyede qubit başına 300 milyon işlem demektir bu) süper iletken mıknatıs ile.

Ancak kuantum bilgisayarlarda sorun şu çalışma prensibi elektronların istenilen durumda yakalanıp hapsedilmesi ve dizilmesi gerekiyor. Bu hataya çok açık bir durum bu yüzden bugün bir kuantum bilgisayar qubitlerinin yarısından fazlasını hata kontrolüne (ECC) ayırıyor yukarıdaki örnektede göreceğiniz gibi. Yani teknoloji rafineleşmek istiyor yolun daha çok başında, şiddetle inananları ve bu iş olmayacak diyenlerde var (bilgisayarlar gereksiz ve pahalı asla tutmaz diyen çok akıllılarda vardı tabi).

Olmayacak diyenler klasik öngörüsüz insanlar onları bir kenara bırakıyorum. Çok ilginçtir ilk bilgisayarlar oda boyutundaydı içinde teknisyenler dolanırdı biliyorsunuzdur muhakkak.

Lockheed Martin firmasına teslim edilecek ilk kuantum bilgisayar 9,29 metrekare (100 squarefoot) yer kaplayan bir oda olacak resmen. Bu mıknatısları dışarıdan koruyacak korunaklı bir ortam yaratmak için gerekli bir büyüklük. İlk bilgisayarların doğuşunu biliyorsanız eğer aynı olayo tekrar yaşıyoruz. Tarih gerçekten tekerrürden itibaret.

İlk bilgisayar 1946 yılında (EINAC) amerikan ordusu tarafından kullanılmaya başlandı ve 680 squarefoot yani 63 metrw-ekare boyutundaydı. 60'larda transistör 70'lerde transistörle beraber ilk intel 4004 işlemci ile birlikte hızla hayatlarımıza girmeye başladı. Kuantum bilgisayar daha kısa zaman alacaktır. 50 yıl değil yaklaşık 20-30 yılda bu işi çözecekler sanıyorum. Eninde sonunda ucuz ve ufak süperiletken mıknatıslarla birlikte evlerimize 128 veya 256 bitlik 10 ghz. hızında kuantum bilgisayarlar girecek demektir.

Bu hız nedemek anlatiyim bu hız şu demek bugün tüm güvenli kredi kartı işlemleri 128 bit şifreleme ile yapılıyor ve kırmak imkansız gibi birşey normal bilgisayarlar için. Bahsettiğim tipte bir kuantuım bilgisayar için 128 hatta abartalım 256 bit bir güvenlik algoritmasını kırmak geçtim imkansız olmayı 1 saniyenin altında mümkün olacak milisaniyeler içinde. Bu yücden bildiğimiz dünya ve güvenlik parametreleri değişecek demektir. Heyecan verici değil mi?

bankalar da oda buyuklugundeki bilgisayarlarla korumaya calisacak sifreyi. sonra onlar da desktop boyutuna gelecek. yine hackerlar saniyede kiracak, ve yine oda buyuklugunde bilgisayarlar...surup gidecek bu macera. Ya da donecegiz tas devrine...

o değilde apple çıkacak iquantum diye bir makina yapacak o noktada ölmek istiyorum ben yeter artık çünkü hatta kuantumu biz bulduk diyecekler utanmadan

Sen neymişsin be abi aaa.Bu ne karışık yahu :DTek anladığım aynı anda sürüsüne bereket işlemi yürütebilecek,uçuk rakamlar.Bizi oluşturduğumuz bir Bilgisayar bizden daha üstün bir özelliğe sahip olabiliyor,müthiş.

Yazını tamamen okudum. Ağzım açık bir biçimde ama şaşkınlıktan değil. Boş beyin kaynaklı

Tıpkı fizik dersinde 60 yaşındaki kırmızı tayt giymiş sarışın bayan hocam itme-momentum konusunu anlatırkenki gibi, bomboş bir beyin

Yazını tamamen okudum. Ağzım açık bir biçimde ama şaşkınlıktan değil. Boş beyin kaynaklı

Tıpkı fizik dersinde 60 yaşındaki kırmızı tayt giymiş sarışın bayan hocam itme-momentum konusunu anlatırkenki gibi, bomboş bir beyin

öldüm gümekten,kendimi gördüm senin yazında

'Dolayısı ile' diye başlayan bütün cümlelere tepkin 'neyin dolayı ya' demek olduysa sende bendensin pire

ptahba'nın kafasıda süper bilgisayar gibi arkadaş :DBilgi üstüne bilgi

Aynen yahu, sol beyni çalışıyor adamın

Ellerine emeğine sağlık ptahba her ne kadar anlamamış olsam da biraz matematiksel zekam olsa anlardım kesin:D:p

aslında anlaşılır olmaya çalıştım ama biraz da beceri meselesi galiba anlatabilme becerisi. Yazımı bir daha okudum ama daha nasıl basitleştirebilirdim (söylemek istediğim herşeyi söyleyerek) bilemiyorum. Okurken zevk almanızı istedim ben yazarken baya zevk aldım açıkçası yalnız 60 yaşında kırmızı tayt giymiş kadın hocanız beni benden aldı gülsem mi dehşete mi düşsem bilemedim Bu durumda kuantum durumuna uygun olarak aynı anda hem güldüm hem dehşete düştüm diyebilirim

Anlamamış olmam senden kaynaklanmıyor ptahba 4 işlemi bile yapamayan beynimden kaynaklanıyor

Dediğim gibi emeğine sağlık

Sorma kadın emekli olacağı yerde hem gelmiş ders anlatmaya çalışıyor hemde iğrenç ötesi giyinip lömbür lömbür her yerini sergileyerek zaten anlamayacağım ders yüzünden göz zevkimi altüst ediyor

Aslında yeni başlayanlar için Kuantum fizik nedir gibi bir dizi topic planlıyorum ama bu forum nihayetinde paranormal konularla ilgili olduğundan buna uygun mu insanlar bu tip bir bilgi isterler mi bilemiyorum. Yoksa kuantum fiziği epey basite indirgeyerek ve step step anlatmak mümkün.

İlgimi çeken konulardan,

Devamı gelirse merakla bekliyor olacağım, sitenin genel ağırlığı parapsikoloji olsa da bilimsel konularla ilgilenenlere de açık platform

Kuantum fizik çok ilgimi çeken ve madde madde basitçe anlatıldığında bir çok kişiyi büyüleyeceğini düşündüğüm bir konu. İnanırmısınız hala vakit bulabilirsem taşındıktan sonra Kanadaya üniversitede teorik fizik okumak istiyorum. Bir deneyelim bakalım ilgi duyacak mı insanlar?

vaktim kısıtlı o yüzden ilk bölümü okudum ve şahaneydi devamını bekliyorum )

Teşekkür ederim bu konuda fazla devam etmek çok tekniğe girmedikçe mümkün değil ama kuantum fizik nedir ne değildir diye bir dizi başlatmayı planlıyorum.

Teşekkür ederim bu konuda fazla devam etmek çok tekniğe girmedikçe mümkün değil ama kuantum fizik nedir ne değildir diye bir dizi başlatmayı planlıyorum.

gerçekten süper olur ) bu şekilde artık bilim ve teknik dergisinin yeni sayılarında bunlardan bahsetmelerini beklemekle uğraşmicam o konuyu hemen aç lütfenn