1981'de Amerikalı fizikçi ve Nobel Ödülü sahibi Richard Feynman , Boston yakınlarındaki Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde (MIT) devrim niteliğinde bir fikrin ana hatlarını çizdiği bir konferans verdi . Feynman, kuantum mekaniğinin garip fiziğinin hesaplamalar yapmak için kullanılabileceğini öne sürdü.
Kuantum bilişim alanı doğdu. O zamandan bu yana geçen 40 yılı aşkın sürede, bilgisayar biliminde yoğun bir araştırma alanı haline geldi. Yıllarca süren çılgınca gelişmelere rağmen, fizikçiler henüz günlük kullanım ve normal koşullar için uygun olan pratik kuantum bilgisayarları inşa etmediler (örneğin, birçok kuantum bilgisayarı çok düşük sıcaklıklarda çalışır). Bu dönüm noktasına ulaşmanın en iyi yollarıyla ilgili sorular ve belirsizlikler hala devam ediyor. Kuantum hesaplama tam olarak nedir ve bunların yaygın kullanıma girmesine ne kadar yakınız? Öncelikle klasik hesaplamaya , yani bugün güvendiğimiz hesaplama türüne, bu yazıyı yazmak için kullandığım dizüstü bilgisayara bakalım.
Klasik bilgisayarlar, en küçük veri birimleri olan "bit" kombinasyonlarını kullanarak bilgileri işler . Bu bitlerin değerleri 0 veya 1'dir. E-posta yazmaktan web'de gezinmeye kadar bilgisayarınızda yaptığınız her şey, bu bitlerin sıfır ve bir dizilerindeki kombinasyonlarının işlenmesiyle mümkün hale gelir.
Öte yandan kuantum bilgisayarlar kuantum bitleri veya kübitler kullanır . Klasik bitlerin aksine, kübitler yalnızca 0 veya 1'i temsil etmez . Kuantum süperpozisyonu adı verilen bir özellik sayesinde , kübitler aynı anda birden fazla durumda olabilir. Bu, bir kübitin aynı anda 0, 1 veya her ikisi olabileceği anlamına gelir. Bu, kuantum bilgisayarlara büyük miktarda veri ve bilgiyi aynı anda işleme yeteneği veren şeydir.
Bir problemin olası tüm çözümlerini tek seferde keşfetmek yerine hepsini aynı anda keşfedebildiğinizi hayal edin. Bu, doğru olanı bulmak için aynı anda tüm olası yolları deneyerek bir labirentte yolunuzu bulmanızı sağlar. Bu nedenle kuantum bilgisayarlar, en kısa yolu, en hızlı yolu belirlemek gibi en iyi çözümleri bulmada inanılmaz derecede hızlıdır .
Bir gecikme veya beklenmeyen bir olaydan sonra havayolu uçuşlarını yeniden planlamanın son derece karmaşık sorununu düşünün. Bu gerçek dünyada düzenli olarak gerçekleşir, ancak uygulanan çözümler en iyi veya en uygun çözümler olmayabilir. En uygun yanıtları bulmak için standart bilgisayarların, uçuşları taşıma, yeniden yönlendirme, geciktirme, iptal etme veya gruplama gibi tüm olası kombinasyonları tek tek dikkate alması gerekir.
Her gün 500'den fazla havayolu tarafından organize edilen ve 4.000'den fazla havalimanını birbirine bağlayan 45.000'den fazla uçuş gerçekleşmektedir. Bu sorunun klasik bir bilgisayar tarafından çözülmesi yıllar alırdı.
Öte yandan, bir kuantum bilgisayarı tüm bu olasılıkları aynı anda deneyebilir ve en iyi yapılandırmanın organik olarak ortaya çıkmasını sağlayabilir. Kübitlerin ayrıca dolanıklık olarak bilinen fiziksel bir özelliği vardır . Kübitler dolanık olduğunda, bir kübitin durumu, birbirlerinden ne kadar uzakta olurlarsa olsunlar, diğerinin durumuna bağlı olabilir.
Bu, yine klasik hesaplamada karşılığı olmayan bir şeydir. Dolaşıklık, kuantum bilgisayarların belirli sorunları geleneksel bilgisayarlardan kat kat daha hızlı çözmesini sağlar.
Yaygın bir soru, kuantum bilgisayarların klasik bilgisayarların yerini tamamen alıp almayacağıdır. Kısa cevap hayırdır, en azından öngörülebilir gelecekte. Kuantum bilgisayarlar, farklı moleküller arasındaki etkileşimleri simüle etmek, birçok seçenek arasından en iyi çözümü bulmak veya şifreleme ve şifre çözmeyle uğraşmak gibi belirli sorunları çözmek için inanılmaz derecede güçlüdür . Ancak, her tür göreve uygun değildirler.
Klasik bilgisayarlar, doğrusal bir dizide bir seferde bir hesaplama işler ve 0 veya 1 olan klasik bitlerle kullanılmak üzere tasarlanmış algoritmaları (belirli hesaplama görevlerini gerçekleştirmek için matematiksel kurallar kümesi) takip ederler. Bu, onları son derece öngörülebilir, sağlam ve kuantum makinelerinden daha az hataya eğilimli hale getirir . Kelime işleme veya internette gezinme gibi günlük hesaplama ihtiyaçları için klasik bilgisayarlar baskın bir rol oynamaya devam edecektir.
Bunun en az iki nedeni var. Birincisi pratik. Güvenilir hesaplamalar yapabilen bir kuantum bilgisayarı inşa etmek son derece zordur. Kuantum dünyası inanılmaz derecede değişkendir ve kübitler, elektromanyetik radyasyondan kaynaklanan girişim gibi çevrelerindeki şeyler tarafından kolayca bozulur ve bu da onları hatalara yatkın hale getirir.
https://x.com/GoogleQuantumAI/status/18 ... 3053835492
İkinci neden, kübitlerle uğraşmanın doğasında var olan belirsizlikte yatar. Kübitler süperpozisyonda olduklarından (ne 0 ne de 1 olduklarından) klasik hesaplamada kullanılan bitler kadar öngörülebilir değillerdir. Bu nedenle fizikçiler kübitleri ve hesaplamalarını olasılıklar açısından tanımlarlar. Bu, aynı kuantum algoritması kullanılarak aynı kuantum bilgisayarında birden fazla kez çalıştırılan aynı problemin her seferinde farklı bir çözüm döndürebileceği anlamına gelir.
Bu belirsizliği gidermek için kuantum algoritmaları genellikle birden fazla kez çalıştırılır. Sonuçlar daha sonra en olası çözümü belirlemek için istatistiksel olarak analiz edilir. Bu yaklaşım araştırmacıların doğası gereği olasılıksal olan kuantum hesaplamalarından anlamlı bilgiler çıkarmasına olanak tanır.
Ticari açıdan bakıldığında, kuantum bilişiminin gelişimi hala erken aşamalarında, ancak manzara her yıl birçok yeni şirketin ortaya çıkmasıyla oldukça çeşitli. IBM ve Google gibi büyük, yerleşik şirketlere ek olarak IQM, Pasqal ve Alice ve Bob gibi yeni şirketlerin de katıldığını görmek büyüleyici. Hepsi kuantum bilgisayarlarını daha güvenilir, ölçeklenebilir ve erişilebilir hale getirmek için çalışıyor.
Geçmişte, üreticiler kuantum bilgisayarlarındaki kübit sayısına, makinenin ne kadar güçlü olduğunun bir ölçüsü olarak dikkat çekmişlerdir. Üreticiler, kuantum bilgisayarlarının eğilimli olduğu hataları düzeltmenin yollarına giderek daha fazla öncelik vermektedir. Bu değişim, büyük ölçekli, hataya dayanıklı kuantum bilgisayarları geliştirmek için çok önemlidir, çünkü bu teknikler kullanılabilirliklerini iyileştirmek için olmazsa olmazdır.
Google'ın en son kuantum çipi Willow, yakın zamanda bu alanda kayda değer bir ilerleme gösterdi . Google, Willow'da ne kadar çok kübit kullanırsa, hataları o kadar azalttı . Bu başarı, tıp, enerji ve yapay zeka gibi alanlarda devrim yaratabilecek ticari olarak önemli kuantum bilgisayarları inşa etme yolunda önemli bir adımdır.
40 yılı aşkın bir süre sonra, kuantum hesaplama hala emekleme aşamasındadır, ancak önümüzdeki on yılda önemli bir ilerleme beklenmektedir. Bu makinelerin olasılıksal doğası, kuantum ve klasik hesaplama arasındaki temel bir farkı temsil eder. Onları kırılgan ve geliştirilmesi ve ölçeklenmesi zor yapan şey budur.
Aynı zamanda, klasik bilgisayarlardan daha hızlı ve daha verimli bir şekilde aynı anda birden fazla çözümü keşfederek optimizasyon problemlerini çözmek için onları çok güçlü bir araç haline getiren şeydir.
Kaynak :
https://www.techspot.com/news/106705-ge ... -what.html