Kuantum Bilgisayarları - Neslişah ÇELİK

Her geçen gün ilerleyen bilgisayar teknolojisine umulmadık yenilikler girmeye başladı. Bilim adamları atomaltı fizik kurallarını da işin içine kattı. İşte yeni çağın yeni teknoloji ürünü: ”Kuantum bilgisayarı”.

Peki nedir bu kuantum bilgisayarı? Bunu kavramak için önce kuantum teorisinin bazı olgularından bahsetmek gerekiyor.

Bu olguların birincisi “belirsizlik ilkesi”. Bu ilkeye göre atomaltı bir taneciğin(elektron gibi) momentumu ve konumu kesin olarak belirlenemez. Şöyle ki; bir elektronun konumunun belirlenmesi için elektrona yüksek frekanslı bir ışık gönderimi gerekir. Fakat yüksek frekanslı bu ışık gönderimi elektrona hız katar ve bu, momentumun değişmesine neden olur. Hız katmayacak kadar düşük frekanslı bir ışık kullanımı ise konumun doğru hesaplanmasına olanak vermez. Yani her iki durumda da bir belirsizlik söz konusudur. Bu nedenle taneciklerin, farklı konumlarda bulunabilen bir “olasılık havuzu” içerisinde paralel bir uyum halinde bulundukları kabul edilir. Bu kuantum teknolojisi için büyük öneme sahip bir ilkedir çünkü kuantum bilgisayarlarının işlem birimleri olan “kübitler”(quantum binary digit-qubit) bu esasa dayalı çalışırlar. Günümüz bilgisayarlarında bit denilen işlem birimleri 1 ve 0 halinde bulunurken; kübitler aynı anda hem 1 hem de 0 olabilmektedir. Kübitlerin bu özelliği de kuantum bilgisayarlarına inanılmaz bir işlem hızı kazandırmaktadır. Öyle ki; fizikçi David Deutsch, bir işleme karşılık bir milyon işlem gibi bir farktan bahsetmektedir..

Bir diğer olgudan bahsetmek gerekirse bu “dolaşıklık”tır. Dolaşıklık, tanecikler arasında bulunan özel bir ilişki olarak tanımlanıyor. Olguya göre iki atomdan oluşan yapılara dışarıdan bir etki uygulanırsa tanecikler dolaşık duruma sokulmuş oluyor. Yani taneciklerden biri herhangi bir tarafa doğru dönüyorsa ve polarize durumdaysa diğeri onun tam tersi halini almış oluyor. Burada önemli olan nokta ise tüm bu olayın mesafeden bağımsız bir halde gerçekleşmesidir. Demek istenen şey şu ki tanecikler birbirlerinden yüzlerce ışık yılı uzakta olsalar bile birbirlerinden etkileniyorlar. Kuantum bilgisayarlarındaki kübitler de bu özelliği sağlıyor. Bu sayede sistemdeki enerji akışı günümüz mekanizmalarına oranla binlerce kat artıyor. Kuantum teknolojisi çalışmaları henüz çok yol almamış olsa da 90’lı yılların sonlarından günümüze kadar büyük adımlar atıldı. Örneğin; IBM ekibi 2000 yılında 5 kübitlik bir kuantum bilgisayarı geliştirdi. Bu bilgisayar kriptolojide kullanılan “derece bulma” problemini sayısız adımda cözmeye çalışan günümüz bilgisayarlarına karşılık tek bir adımda çözebilmektedir..Sonraki yıllarda süren çalışmalarda da çeşitli kuantum bilgisayarları geliştirilmiştir ancak ticari boyutta bir üretimin söz konusu olması için daha zaman gerektiği son derece açık ve net. Yine de Kanadalı D-Wave Systems adlı şirket 2008 yılının sonuna doğru yaptığı açıklamada,birkaç ay içinde tamamlayacakları kuantum bilgisayarlarının “gerçek” bir kuantum bilgisayarı olduğunu kanıtlayacak bir organizasyon -deney de denilebilir- planladıklarını belirtti. Deneyin gerçekleşmesi için bazı simülasyon algoritmaları geliştiren ve bu algoritmaların denenmesi adına gönüllü internet kullanıcılarının yardımına ihtiyaç duyan D-Wave , ihtiyacı olan kanıtı da günümüz bilgisayarları ve geliştirmiş oldukları kuantum bilgisayarı arasındaki işlem yapma hızı ve kabiliyeti farkında bulmayı hedefliyor. Şirketin teknoloji biriminin şefi Geordie Rose, deney sonuçlarının ve hipotezlerin eşleştiği taktirde tam anlamıyla elle tutulur bir kanıt sahibi olacaklarını, bu sayede de kuantum teknolojisine şüpheyle bakanları durduracaklarını düşündüklerini söylüyor.

Kuantum bilgisayarlarının çağımızdaki pek çok bilime yararının dokunacağı açık ama günümüzde önemi daha da artmış ve artmaya da devam eden bir bilim olan kriptolojide işler biraz daha değişecek gibi gözüküyor. Şöyle ki; gerçek bir kuantum bilgisayar sistemiyle dünya üzerinde güvende olan hiç bir bilginin ve şifrenin kalmayacağı tahmin ediliyor. Bu “tahmin”e karşı önlem olarak kuantum şifreleme ve güvenliği için çalışmalar başlatan ve bir takım sonuçlara ulaşan ülkeler de bulunmakta..Temeli belirsizlik ilkelerine dayanan bu teknolojiye dair şimdilik söylenebilecek son şey ise; bizlere daha güçlü, daha hızlı ve bir o kadar da daha şeffaf bir sanal dünyanın kapılarını aralayan kuantum bilgisayarlarının,tam anlamıyla bir deha ürünü olduğu gerçeği olsa gerek..

Kaynaklar :

sciencedaily.com
computer.howstuffworks.com/quantum-computer.htm
bits.blogs.nytimes.com/2008/12/22/d-wave-arms-smoking-gun-proof-of-quantum-computer/