Kuantum Bilgisayarları Nedir? Nasıl Çalışır?

0
325

Günümüzde kullanılan neredeyse tüm bilgisayarlar klasik bilgisayarlardır. Klasik bilgisayarlar işlemleri sırasıyla yapar. Kuantum bilgisayarlar ise işlemleri aynı anda gerçekleştirirler ve kuantum bilgisayarların klasik bilgisayarlardan en önemli farkı budur. Örneğin evimizdeki bir bilgisayara milyarlarca işlem yaptıralım. İşlem süresi diyelim ki 100 gün olsun. Bilgisayarımız bu işlemleri sırasıyla yapacaktır. Ancak kuantum bilgisayarı bu milyarlarca işlemin her birini aynı anda yapar ve ortalama 1 saniye gibi bir sürede tüm işlemleri tamamlar.

Peki kuantum bilgisayarları milyarlarca işlemi aynı anda yapar ve tek bir sonuca indirger?

Öncelikle klasik bilgisayarların 1 ve 0 mantığına göre işlem yaptığını biliyoruz. Yani 1 ise evet 0 ise hayır veya 1 ise var 0 ise yok gibi. Kuantum bilgisayarları klasik bilgisayarlardan farklı olarak bitleri değil de kuantum bitlerini kullanır. Kuantum bitlerine aynı zamanda qubit de denir. Qubitler 1 ve 0 değerini anda alabilirler ve buna süper pozisyon (üst üste binme) ilkesi denir. Aynı anda işlem yapabilmesi, paralel işlem yapabilmesi olarak adlandırılır ve bu da süper pozisyon sayesinde gerçekleşir. Ayrıca kuantum bilgisayarları; işlemleri, atom ve atom altı boyutlarda gerçekleştirir. Örneğin bir elektron klasik anlamda orbitalde, spin yukarı ya da spin aşağı durumunu almaktadır ya da o andaki elektron durumu baktığımız ana bağlıdır. Yani klasik dünyada işlemler sırasıyla yapılır ve tek sonuç elde edilir. Kuantum durumları ise aynı anda birçok değer alabilir. Örneğin bir elektron aynı anda hem İstanbul’da hem de Ankara’da ya da dünyanın başka bir yerinde bulunuyor olabilir.

Kuantum bilgisayarları nedir? Nasıl çalışır?

Kuantum bilgisayarların çalışma mantığında elektron spin durumunu değiştirerek işlemleri gerçekleştirmesi yatıyor. Yani qubitler için elektron spinlerinin durumu değişiyor. Ancak şöyle bir şey var ki Heisenberg Belirsizlik İlkesi’ne göre biz bir elektronun aynı anda hem konumunu hem de hızını bilemeyiz. Ancak elektron spinine baktığımız an için bilebiliriz ve elektron durumu tek bir değer alabilir gözlem anında. İşte süper pozisyon ilkesi elektronların hem spin aşağı hem de spin yukarı olmasına imkan veriyor. Bi nevi 1 ve 0 durumunun aynı anda gerçekleşmesi gibi. Bu sayede kuantum bilgisayarları işlemleri aynı anda yani paralel şekilde yapıyor. Ayrıca qubitler birbirleriyle kuantum dolaşıklığına girerek karmaşık işlemleri gerçekleştiriyor ve olasılık dalga fonksiyonun çökmesiyle kuantum bilgisayarları gerçek bir enerji değeri alarak bize sonuç veriyor. Kuantum bilgisayarları tarafından işlem yapılsa da bu sonuç tıpkı klasik bilgisayarlar gibi tek bir değer oluyor. Qubitlerin kuantum dolaşıklığında olması demek, elektron spinlerinin ayrı ancak birbirleriyle iletişim halinde yani birbirlerine bağımlı olması demektir. Olasılık dalga fonksiyonun çökmesi ise kuantum durumlarında ancak bakıldığı ana bağlıdır. Yani bir ölçüm yapılmamışsa örneğin iki elektronun spin aşağı veya yukarı olduğu tespit edilmemişse bu elektronların her ikisi de aynı durumda yani süper pozisyon durumunda olabilir. Birinin ölçümü yapılıp spini belirlenirse de diğerinin spini tam tersi yöndedir. Çünkü elektron spin durumları, ölçüm yapıldığında birinin spini diğerinin spiniyle toplanınca sıfır olacak şekilde olmalıdır. Bu da Pauli Dışarlama İlkesidir ve elektronlar bir orbitalde bulunurken bu ilkeyi sağlarlar. Ancak kuantum dolaşıklığı veya uzaktan etki durumu ölçüm yapılmadığında geçerlidir. Çünkü yukarıda da bahsettiğim gibi kuantum durumlarında sonuç, gözlem veya ölçüm yapıldığında tek bir duruma indirgenir.

Kaynaklar:

  1. http://khosann.com/kuantum-bilgisayar-klasik-bilgisayara-karsi-d-wavein-kuantum-bilgisayari-ne-kadar-hizli-ve-ne-kadar-akilli/
  2. http://www.evrenindili.com/component/content/article/126-klasik-bak/527-yerel-olmama-dolaklk-?directory=194

Henüz Yorum Yok

CEVAPLA