Kuantum bilişim, kuantum teorisinin prensiplerine dayanan bilgisayar teknolojisi geliştirmeye odaklanmış çalışma alanıdır. Bu, kuantum (atomik ve atom altı) seviyesinde enerjinin ve maddenin doğasını ve davranışını açıklar. Bir kuantum bilgisayarının geliştirilmesi, eğer pratikse, abaküsten modern bir gün süper bilgisayarına kadar çok daha büyük bir bilgisayar kapasitesinde bir sıçrama işaretleyecektir., milyar kat alanı ve ötesindeki performans artışlarıyla. Kuantum fiziğinin kurallarını takip eden kuantum bilgisayar, birden çok durumda olma yeteneği sayesinde muazzam bir işlem gücü kazanır ve aynı anda tüm olası permütasyonları kullanarak görevler gerçekleştirir. Kuantum hesaplamadaki mevcut araştırma merkezleri arasında MIT, IBM, Oxford Üniversitesi ve Los Alamos Ulusal Laboratuvarı bulunmaktadır.
Kuantum hesaplamanın temel unsurları üzerinde araştırma ve geliştirme yapan, 1983 yılında Argonne Ulusal Laboratuarlarında çalışan Paul Benioff’dur. Bazı kuantum mekaniksel prensiplerle çalışan klasik bir bilgisayar kuramsallaştırmıştır. Oxford Üniversitesi’nden David Deutsch’in kuantum hesaplama araştırması için kritik bir güç sağladığı genel olarak kabul edilir. 1984’te bir hesaplama teorisi konferansındaydı ve sadece kuantum kurallarına dayanan bir bilgisayar tasarlama olasılığını merak etmeye başladı ve birkaç ay sonra atılım belgesini yayınladı. Bununla birlikte, kuantum bilgisayar alanındaki kişiler fikirlerini kullanmaya başladı. Başladığı şeyi incelemeden önce kuantum dünyasının arka planına bir göz atmak yararlıdır.
Kuantum teorisi
Kuantum teorisinin gelişimi, Max Planck’ın Alman Fizik Topluluğu’na yaptığı bir sunumla 1900 yılında başladı. Burada enerji, bireysel birimlerde (“quanta” olarak adlandırıldı), maddenin olduğu gibi ortaya çıkışı. Takip eden otuz yıl içinde bir dizi bilim insanı tarafından yapılan yeni gelişmeler, kuantum teorisinin modern anlayışına yol açmıştır.
Kuantum Teorisinin Temel Öğeleri:
- Enerji, madde gibi daha birçok şey, sadece sürekli bir dalga olarak değil, ayrı ayrı birimlerden oluşur.
- Koşullara bağlı olarak hem enerji hem de maddenin temel parçacıkları, parçacıklar veya dalgalar gibi davranabilir.
- Temel parçacıkların hareketi doğal olarak rastlantısaldır ve bu nedenle tahmin edilemezdir.
- Bir temel parçacığın konumu ve momentumu gibi iki tamamlayıcı değerin eş zamanlı ölçümü, kaçınılmaz olarak kusurludur; Daha kesin olarak bir değer ölçülür, daha kusurlu olan ise diğer değerin ölçümü olacaktır.
Kuantum Teorisinin Gelişimi
Niels Bohr, kuantum teorisinin Kopenhag yorumunu önermiştir; bu, bir parçacığın, (örneğin, bir dalga veya parçacık) olarak ölçülen her ne olursa olsun, belirli özelliklere sahip olduğu veya hatta vârolduğu varsayılsın diye varsayıldığını iddia eder ölçüdür. Kısacası Bohr, nesnel gerçekliğin olmadığını söylüyordu. Bu, herhangi bir nesnenin durumunun ne olduğunu bilmemekle birlikte, aslında kontrol etmek için bakmadığımız sürece, tüm olası durumlarda eş zamanlı olarak olduğunu iddia eden bir süperpozisyon ilkesine dönüşür.
Kuantum teorisinin ikinci yorumu, çok-uluslu ya da birçok dünya teorisidir. Bu, herhangi bir nesnenin herhangi bir durumda olması için bir potansiyel var olur olmaz, o nesnenin evreninin, her bir evren içeren her bir evrenle, nesnenin var olabileceği muhtemel durumların sayısına eşit bir dizi paralel evrene dönüştüğünü iddia eder. Bu nesnenin eşsiz tek olası durumu. Dahası, bu evrenler arasında, bir şekilde bütün devletlerin bir şekilde erişilebilir olmasını ve olası tüm durumların bir şekilde etkilenmesini sağlayan bir mekanizma vardır. Stephen Hawking ve geç Richard Feynman, birçok dünya teorisini tercih ettiklerini belirten bilim adamları arasındadır.
Hangi argümanı seçer ki, bir şekilde birçok durumda var olan tek bir parçacığın, bilgisayar için çok derin etkiler yaratması ilkesidir.
Klasik ve Kuantum Bilişimin Karşılaştırması
Klasik bilgisayar, en üst düzeyde, (genellikle) 7-modlu bir mantık kapısı ile çalışan Boole cebri tarafından ifade edilen prensiplere dayanır.İlke, sadece üç modla (AND, NOT ve COPY olan) mevcut olmakla birlikte. Veriler, zamanın herhangi bir noktasında özel bir ikili durumda işlenmelidir- yani, 0 (kapalı / yanlış) veya 1 (on / true). Bu değerler ikili basamak veya bittir. Bilgisayarların merkezinde bulunan milyonlarca transistör ve kondansatör, herhangi bir noktada yalnızca bir durumda olabilir. Her transistörün veya kondansatörün anahtarlama durumlarından önce 0 veya 1 olması gereken süre, bir saniyenin milyarda ölçülebilir olmasına rağmen, bu cihazların durumu değiştirmek için ne kadar hızlı yapılabileceği konusunda hala bir sınır vardır. Daha küçük ve daha hızlı devrelere ilerledikçe, malzemelerin fiziksel sınırlarına ve klasik fizik yasalarının uygulanmasının eşiğine ulaşmaya başlarız. Bunun ötesinde, kuantum dünyası devraldı,
Aksine, Quantum bilgisayarı iki modlu bir mantık kapısı ile çalışabilir: XOR ve QO1 olarak adlandırdığımız bir mod (0 ve 1’in üst üste yerleştirilmesi, klasik hesaplamada bulunamayan mantıksal bir kapı) . Bir kuantum bilgisayarında, elektron veya fotonlar gibi bir dizi elementer parçacık kullanılabilir (pratikte, başarılar da iyonlar ile elde edilmiştir), ya onların ya da polarizasyonun 0 ve / veya 1’in bir temsili olarak davranması ile. Bu parçacıklar kuantum bit veya qubit olarak bilinir, bu parçacıkların yapısı ve davranışı kuantum hesaplamanın temelini oluşturur. Kuantum fiziğinin en önemli iki yönü, süperpozisyon ve dolanma ilkeleridir.
Bu alanda yapılan bir çok çalışma olsa da henüz hiç bir teorinin pratik çalışmalara dönüştürüldüğü görülmemiştir. Teorimler ve çıkarımlar ile oluşturulan bu yapıda en hızlı ilerleyen şirketlerin başında IBM geliyor. Türkiye’de Kuantum alanında çalışmalar yapılmaya kısmen başlanmış olsa da ne yazık ki yeterince destek görmüyor. Geleceği şekillendirecek teknolojiler yerine halen eski teknolojiler üzerinde elde edebileceğimiz kazanımların tartışmasını yapıyoruz. Bu bağlamda dileğim ve temennim yakın gelecekte Türkiye’de de bir Kuantum Laboratuvarı kurulması umarım.
Allah’a Ismarladık.