Nedir ve nasıl çalışır?

Kuantum bilgisayar zaten bir gerçeklik, ancak mevcut olanlar bu umut verici yeni paradigmanın gelişiminin henüz erken bir aşamasında.

Bu tür bilgisayarlar pek çok kişi tarafından bilinmez ve bazıları için klasik fizikle karşılaştırıldığında neredeyse sihir gibi olan kuantum fiziğine dayanır. Burada, diğer şeylerin yanı sıra, bu garip makinelerin ne olduğunu ve nasıl çalıştıklarını öğrenebilirsiniz.

Biliyor musun…? Kuantum bilgisayarda gördüğünüz her şey, büyük bir soğutma sisteminden başka bir şey değildir. Gerçekte, kuantum çip çok daha küçüktür, sadece birkaç santimetre karedir…

Klasik Fizik ve Kuantum Fiziği

kuantum fiziği

Kuantum mekaniği veya kuantum fiziği ile klasik mekanik veya klasik fizik arasında bazı benzerlikler olduğu gibi bazı farklılıklar da vardır. Ama onlar tam olarak nedir?

  • Klasik fizik: Statik, hareket vb. gibi makroskopik cisimlerin incelenmesidir. Ve fenomenleri incelemek için farklı matematiksel yöntemlerle Lagragian, Newtonian ve Hamiltonian gibi üç ana daldan oluşur.
  • Kuantum fiziği: mikroskobik cisimleri inceler ve “kuantum” teriminden gelir ve bir sistemin enerjisinin kuantize olması gerçeğinden gelir. Işığın dalga paketleri şeklinde olduğunu belirten foton teorisi, bu mekaniğin temel taşlarından biridir. Hisenberg, Max Plank ve Albert Einstein bu mekaniğe dahil olan bilim adamlarından bazılarıdır. Ayrıca, bu fiziğin iki kategoriye ayrıldığını bilmelisiniz; birincisi, ışık hızına kıyasla nispeten küçük hızlara sahip parçacıkların kuantum mekaniğini incelerken göreli olmayan cisimlerle. Diğeri ise ışığınkine benzer hızlarda hareket eden parçacıkları inceleyen kuantum göreliliğidir.

Yukarıda söylenenlere ek olarak, ikisi arasında bazı önemli farklılıklar vardır, bunlar şunlardır:

  • Kuantum mekaniği atom altı cisimler için geçerliyken, klasik mekanik sadece makroskopik cisimler için geçerlidir.
  • Kuantum mekaniği makroskopik cisimlere uygulanabilir, ancak klasik mekanik atom altı sistemlere uygulanamaz.
  • Klasik mekanik, kuantum mekaniğinin özel bir durumu olarak düşünülebilir.
  • Klasik mekanik tamamen gelişmiş bir alandır, kuantum mekaniği ise hala gelişmekte olan bir alandır.
  • Klasik mekanikte, enerji kuantizasyonu ve belirsizlik ilkesi gibi çoğu kuantum etkisi kullanışlı değildir.

Kuantum fiziği, şimdi bize “sihirli” veya neredeyse paranormal görünen, ancak bu fiziğin gösterebileceği gerçekten garip fenomenlere yol açar. Kuantum fiziğinin bir kısmını açıklamaya çalışan ünlü Schrödinger’in kedisini mutlaka bir kereden fazla duymuşsunuzdur:

Qubit veya kuantum biti nedir?

kübit

Bir ikili bit, 0 veya düşük seviye ve 1 veya yüksek seviye olmak üzere iki farklı durum alabilir. Klasik bir bilgisayarın temel bilgi birimidir. Öte yandan, bir kübit veya kübit, bir kuantum bilgisayarın temel bilgi birimidir, ancak bu durumda sadece yukarıda belirtilen iki duruma sahip olamaz, aynı zamanda aynı anda birkaç üst üste binmiş duruma da sahip olabilir (ünlü kedi).

Kübit, belirli bir 0 veya 1 olma olasılığı olarak, her iki durumun süperpozisyonunda 0, 1 veya 0 ve 1’in herhangi bir oranını temsil edebilir. Bu makinelerin işleme yeteneklerine sahip olmasını sağlayan tam da bu kapasitedir. klasik bilgisayarlardan çok daha üstündür.

Öte yandan, bir kübitin temsil edebileceği bilgi miktarı katlanarak artar. Örneğin, 5 kübit, klasik sistemde 2^5’ten daha fazla bilgiyi temsil edebilir. Ve size bir fikir vermek gerekirse, 2048 bitlik bir sayının asal çarpanlarını hesaplamak klasik bir bilgisayarda milyonlarca yıl alırken, kuantum bilgisayarda birkaç dakika sürer.

Ayrıca, kübitleri temsil etmenin birçok yolu olduğunu belirtmek önemlidir. Klasik devrelerde sayısal devreler aracılığıyla yapılırken, kuantum devrelerde kapana kısılmış iyonlar, fotonlar, yapay veya gerçek atomlar, yarı parçacıklar vb. aracılığıyla yapılabilir. Bazıları mutlak sıfıra (-273ºC) yakın sıcaklıklara ihtiyaç duyar ve bu nedenle kullanılan karmaşık soğutma sistemi nedeniyle çok garip bir görünüme sahiptirler.

Son olarak, bazı insanlar bunun sadece bir kuantum bilgisayara daha fazla kübit eklemekten ibaret olduğunu ve bu kübitlerden daha fazlasını alan şirketlerin önde giden şirketler olduğunu düşünüyor. Ancak gerçek şu ki, durum böyle değil, bu kübitlerin kararlı olduğundan emin olmak gerekiyor ve en gelişmiş çipler daha büyük miktarlarda değil, daha iyi niteliklere sahip olanlardır. Aksi takdirde, diğer kübitlerin bir düzeltme sistemi olarak kullanılması gerekecektir.

Kuantum bilgisayar nasıl çalışır?

kuantum bilgisayar

Bir kuantum bilgisayarda, klasiklerin kullandığı yasalar artık bu yeni paradigmada çalışmıyor. Dijital mantık (klasik mantık kapılarından AND, OR, NOT, NAND, NOR, XNOR, NOT, vb., CNOT, Pauli, Toffoli, SWAP, Hadamard, vb. gibi kuantum kapılarına), zamanlama biçimi vb. ., artık geçerli değil. Her şey değişir. Aslında, bu deneysel bilgisayarlar, klasik bir bilgisayara istemci olarak bağlanan bir sunucu gibi, yalnızca hesaplama araçlarıdır. Yazılımın aslında çalıştığı klasik bilgisayardadır.

Bir kuantum bilgisayarının nasıl çalıştığını ve gücünün nereden geldiğini basit bir şekilde anlamak için, bir kübitin bir sıfırı, biri, her iki değerin aynı anda üst üste binmesini veya eşzamanlı bir durumu temsil edebileceğini anlamak gerekir. birleştirilmiş tüm kübitlerin süperpozisyonu. Örneğin 2 kübit ile 00, 01, 10, 11 değerleri aynı anda temsil edilebilir. Başka bir deyişle, sadece 2 kübit ile temsil etmek için çok daha fazla klasik bitin ve bunları işlemek için daha fazla CPU talimatının ne gerektiğini temsil etmek mümkündür.

Öte yandan, kübitlerin dolaştığı (korelasyon içinde) ve hepsinde tam olarak aynı işlemi paralel olarak yapmak için manipüle edilebildiği dolanıklıktan kaynaklanan kuantum paralelliği vardır. Dolayısıyla bu paradigmanın büyük potansiyeli…

En iyi işlemciler hakkındaki kılavuzumuzu okumanızı öneririz.

Bana göre kuantum bilgisayarlar kısa veya orta gelecekte evlere ulaşamayacak, şirketler için bulut hizmeti olarak kullanmak için sadece QaaS çözümleri olacak ama biz daha onlarca yıl klasik cihazları kullanmaya devam edeceğiz. Ne düşünüyorsun?

Similar Posts

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *