Klasik bilgisayarlar, işlem yaparken bit adı verilen bilgi birimlerini kullanır. Her bit, yalnızca iki durumda bulunabilir: 0 veya 1. Quantum bilgisayarlar ise bu yaklaşımı tamamen değiştiren bir teknolojiye dayanır. Kuantum mekaniği ilkelerine göre çalışan bu bilgisayarlar, bilgi işleme kapasitesini dramatik bir şekilde artırabilir. Aşağıda, kuantum bilgisayarların nasıl çalıştığını ve temel prensiplerini detaylı şekilde açıklıyoruz.
1. Kuantum Bitleri (Kubitler)
Klasik bilgisayarlardaki bitlerin yerini, kuantum bilgisayarlarda kubitler alır. Bir kubit, 0 ve 1 durumlarını aynı anda temsil edebilir. Bu özellik, kuantum mekaniğindeki süperpozisyon prensibinden gelir.
Örneğin:
Bir klasik bit ya "0"dır ya da "1".
Bir kubit, 0 ve 1’in bir süperpozisyonu olarak aynı anda her iki durumu da temsil edebilir.
Süperpozisyon sayesinde, bir kuantum bilgisayar birden fazla olasılığı aynı anda işleyebilir ve bu da çok büyük bir paralel işlem gücü sağlar.
2. Süperpozisyon ve Paralel İşlem
Kubitlerin süperpozisyonda bulunabilme yeteneği, kuantum bilgisayarların klasik bilgisayarlardan daha hızlı çalışmasını sağlar.
Bir kubit, 0 ve 1 arasında bir değer alırken, iki kubit dört farklı durumu aynı anda temsil edebilir: (00, 01, 10, 11).
n kubitlik bir sistem, farklı durumu aynı anda temsil edebilir.
Bu durum, özellikle çok fazla olasılığın test edilmesi gereken algoritmalarda kuantum bilgisayarları klasik bilgisayarlara göre çok daha hızlı kılar.
3. Dolanıklık (Entanglement)
Kubitlerin bir diğer önemli özelliği de dolanıklık (entanglement) prensibidir. İki veya daha fazla kubit birbirine dolanmış olduğunda, bir kubitin durumu diğer kubitin durumu ile bağlantılıdır.
Örneğin, dolanık iki kubitten birinin durumunu ölçtüğünüzde, diğerinin durumu otomatik olarak belirlenir.
Dolanıklık, kuantum bilgisayarların daha karmaşık işlemleri hızlı bir şekilde gerçekleştirmesine olanak tanır.
Dolanıklık, veri iletiminde de kullanılabilir ve bu sayede kuantum şifreleme gibi güvenli iletişim teknolojilerinin geliştirilmesini sağlar.
4. Kuantsal Kapılar ve Hesaplama
Klasik bilgisayarlarda işlem yapabilmek için mantıksal kapılar (AND, OR, NOT) kullanılır. Kuantum bilgisayarlarda ise kuantsal kapılar vardır. Bu kapılar, kubitler üzerinde işlem yapar ve aşağıdaki özelliklere sahiptir:
- Haddamard Kapısı (H-gate): Kubiti süperpozisyona sokar.
- CNOT Kapısı: İki kubit arasındaki dolanıklığı oluşturur.
- Pauli-X, Y, Z Kapıları: Kubitleri belirli eksenlerde döndürür.
5. Hata Düzeltme
Kuantum bilgisayarlarda hata düzeltme, klasik bilgisayarlardan daha zordur. Çünkü:
Kubitler, çevresel etkiler nedeniyle kolayca bozulabilir (dekoherens).
Kuantum bilgiyi korumak için özel algoritmalar ve hata düzeltme kodları gereklidir.
Hata düzeltme teknikleri, kubitlerin kararlı bir şekilde çalışmasını sağlamak için hayati önem taşır.
6. Uygulama Alanları
Kuantum bilgisayarlar, belirli türden problemlerde klasik bilgisayarlardan çok daha hızlıdır. İşte bazı uygulama alanları:
- Kriptografi: Kuantum bilgisayarlar, RSA gibi klasik şifreleme yöntemlerini kırabilir.
- Optimizasyon: Karmaşık optimizasyon problemlerini hızlı bir şekilde çözebilir.
- Kimya ve Malzeme Bilimi: Moleküler simülasyonlar ve yeni malzeme geliştirme süreçlerinde kullanılabilir.
- Yapay Zeka: Büyük veri kümelerini analiz etme ve öğrenme algoritmalarını hızlandırabilir.
Kuantum bilgisayarların ticari olarak yaygınlaşması önünde bazı zorluklar vardır:
- Fiziksel Stabilite: Kubitleri korumak için ultra düşük sıcaklıklar ve özel ortamlara ihtiyaç vardır.
- Hata Oranları: Kubitlerdeki hata oranlarını düşürmek için daha gelişmiş sistemler gereklidir.
- Maliyet: Kuantum bilgisayarlar şu an için son derece pahalıdır.
Türkiye'nin ilk kuantum bilgisayarı "Quantum Computer of TOBB ETÜ", TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi'nin çalışmaları ve TÜBİTAK, Aselsan ve Savunma Sanayii Başkanlığı'nın katkılarıyla Perşembe günü tanıtıldı.
TOBB ETÜ Teknoloji Merkezi'ndeki tanıtıma Cumhurbaşkanı Yardımcısı Cevdet Yılmaz da katıldı.
Anadolu Ajansı'nda (AA) yer alan habere göre Yılmaz, "Kuantum bilgisayarlar stratejik alanların yanı sıra sağlık, finans, sensör teknolojileri ve ileri malzeme geliştirme gibi sektörlerde de oyun değiştirecek özelliğe sahip," dedi.
Etkinlikte yer alan isimlerden Savunma Sanayii Başkanı Haluk Görgün ise, 2035 yılında kuantum teknolojilerinin pazar büyüklüğünün 2 trilyon dolar (68,96 trilyon Türk Lirası) olmasının öngörüldüğünü aktardı.
Görgün, Türkiye'de savunma sanayii sektörünün büyüklüğünün 2023'te 15 milyar dolar (517,22 milyar Türk Lirası) olduğunu, bunun 3 milyar dolarının (103,4 milyar Türk Lirası) derin teknolojiler ve hızlı ürüne dönüşebilecek yatırımlar olduğunu bildirdi.
Klasik bilgisayarlardan çok farklı bir çalışma prensibine sahip olan QuanT, kuantum mekaniğinin ilginç özelliklerini kullanarak hesaplama yapıyor.
Dünyada kuantum bilgisayar teknolojisine sahip 15 ülke olduğunu belirten Türkiye Odalar ve Borsalar Birliği (TOBB) Başkanı Rifat Hisarcıklıoğlu, QuanT'nin TOBB ETÜ Teknoloji Merkezi'nde geliştirildiğini, bu merkezde yeni araştırmacıların yetiştirildiğini ve sonradan ticarileşen ürünler üretildiğini aktardı.
"QuanT'ın sağladığı işlem gücü, savunma sanayisinden finansal teknolojiye, mobiliteden siber güvenliğe kadar pek çok stratejik alanda ülkemizin küresel rekabet gücünü artıracaktır. Aynı zamanda QuanT'ın sahip olduğu altyapı, yerli algoritmaların geliştirilmesi ve Türkiye'nin bu alanda liderlik konumuna erişmesi için kritik bir adım olacaktır," ifadesini kullandı.
Hisarcıklıoğlu ayrıca QuanT'ye katkılarından ötürü TÜBİTAK'a, Aselsan'a ve Savunma Sanayii Başkanlığı'na teşekkürlerini iletti.
KAYNAK
Sonuç
Kuantum bilgisayarlar, klasik bilgisayarlardan farklı olarak kuantum mekaniğinin temel ilkeleri üzerine kuruludur. Süperpozisyon, dolanıklık ve kuantsal kapılar gibi özellikler sayesinde, bazı türden problemleri çok daha hızlı bir şekilde çözebilirler. Ancak bu teknoloji hala gelişim aşamasındadır ve pratik uygulamalar için çözülmesi gereken birçok teknik zorluk vardır.
Kuantum bilgisayarlar, gelecekte kriptografiden yapay zekaya kadar birçok alanda devrim yaratma potansiyeline sahiptir.
