Quantum computing yani kuantum bilişim, zaman alacak karmaşık hesaplamaları klasik algoritmalara göre daha hızlı çözen bir yöntemdir. Hesaplama yaparken matematiksel yöntemlerin yanında fizikteki kuantum mekaniği prensibinden yararlanır. Kuantum üstünlüğü ile alışılmışın dışında problem çözme becerisine sahiptir. Klasik algoritmalar, sayı, büyük-küçük harf ve sembol içeren 12 haneli bir şifreyi 226 yılda kırabilme potansiyeline sahipken kuantum algoritmaları bir gün içerisinde kırabilir.

Problem çözmedeki verimlilik sayesinde, makine öğrenmesi, doğal dil işleme, şifreleme algoritmalarını oluşturma ve çözme benzeri işlemlerinin yapıldığı simülasyon, kriptografi, optimizasyon gibi alanlara uygundur . Bunun yanında uygulamadaki teknik zorluklar, hata düzeltme sorunları, işletme maliyetlerinin yüksek olması gibi birçok madde kuantum bilişimin teoride kalmasına ve dar alanda uygulanmasına neden olur.

Kuantum Bilişim (Quantum Computing) Nedir?

Kuantum bilişim, standart bilgisayarlardan farklı olarak disiplinlerarası çalışarak verileri daha hızlı işleyen bir algoritmadır. Kuantum algoritması olarak ifade edilen bu algoritma, ikili kod sistemi yerine 1’lerin ve 0’ların yanında ara değer birimlerine sahip kübit sistemini kullanır. Kuantum algoritmasında verinin kodlandığı en alt birime kübit denir. Malzemelerdeki atom ve atom altı davranışları inceleyen kuantum fiziğinden yola çıkarak keşfedilir. Kübitler ile verilerin işlenmesi ilk defa kuantum Turing makinesi adıyla Amerikalı fizikçi Paul Benioff tarafından tanıtılır.

Kuantum Bilgisayar Nedir?

Kuantum bilişim ile kübitleri kullanarak işlem yapan bilgisayarlara kuantum bilgisayar denir. Klasik bilgisayarların seneler sürecek veri işleme sürelerini saniyelere indirebilme potansiyeline sahiptir. Kuantum fiziği ve bilgisayar bilimleri profesörü Shohini Ghose, klasik bilgisayarlar ile arasındaki farkı anlamak için mum ve ampul örneğini verir. Ampulün iyi bir mumdan öte farklı bir şey olduğunu söyler. Kuantum bilgisayarlar sadece daha iyi ve hızlı klasik bilgisayar değildir, klasik bilgisayardan öte farklı bir teknolojidir.

Kuantum bilgisayarlar fiziksel olarak üç temel yapıdan oluşur:

1. Kuantum bilişim uygulamalarının bulunduğu klasik bilgisayar
2. Klasik bilgisayardan girilen verileri kübitlere aktaran ara katman
3. Kübitlerin veri işlediği depolama birimi

Kuantum Bilgisayar Ne İşe Yarar?

Bilgisayarlar internette gezinme, dizi-film izleme gibi kişisel kullanımların yanında şirketlerin günlük operasyonel süreçlerini takip etmeleri için uygundur. Bunun dışında kuantum bilgisayarlar, normal bilgisayarların tamamlaması yıllar süren bir proteinin simülasyonunu yapma, uzay operasyonlarında gerekli hesaplamaların yapılması, yüzlerce deney sonuçlarından meta veri çıkarma gibi işlemler için tercih edilir. Bir çeşit normal bilgisayarların tıkandığı yerde tamamlayıcı olarak çalışırlar.

Kuantum Bilgisayarlar Nasıl Çalışır?

Kuantum bilgisayarlar, kuantum ilkelerine göre çalışır. Bu ilkeler kuantum bilgisayarlara hızlı karar vermesini sağlarken kalibrasyon sorunlarının ortaya çıkmasına neden olur. İlkeleri açıklayacak olursak:

• Süperpozisyon, iki veya daha fazla kübit işlem ile yeni kübit dalgalanma sağlanır, bu sayede eş zamanlı birçok işlem ek yük gerektirmeden gerçekleşir.
• Dolanıklık ilkesi, kübitlerin arasındaki uyumu sağlar. Bir kübitin alacağı değere göre yakındaki diğer kübitler işlemi tamamlamaya götüren değere dönüşebilir.
• Kuantum bilinmezliği olarak belirtilen tutarsızlık ilkesine göre kübitlerin gürültü, manyetizma gibi dış etkenlere bağlı olarak klasik bitlere dönüşmesidir.