Kuantum Bilgisayarı ile Klasik Bilgisayar Arasındaki Fark

0
54

Kuantum hesaplama (Quantum computing) çalışmaları, veri üzerinde işlem yapmak için kuantum-mekanik fenomenin (ör. üstdüşüm ve kuantum dolanıklık) doğrudan kullanımını sağlayan hesaplama sistemleri (kuantum bilgisayarlar) üzerinde çalışmalar yapar. Kuantum bilgisayarlar, transistörlü ikili (binary) sayısal elektronik bilgisayarlardan farklıdır. Ortak dijital hesaplama, verilerin her zaman iki belirlenmiş durumdan (0 veya 1) biri olan ikili basamaklara (bitlere) dönüştürülmesini gerektirirken, kuantum hesaplamaları, durumların üstdüşüm (süperpoze) olabilen kuantum bitlerini kullanır. Bir kuantum Turing makinesi böyle bir bilgisayarın teorik bir modelidir ve evrensel kuantum bilgisayarı olarak da bilinir. Kuantum hesaplama alanı 1980’de Paul Benioff ve Yuri Manin, 1982’de Richard Feynman ve 1985’te David Deutsch‘in çalışmasıyla başlatıldı. Kuantum bitleri olarak spinleri olan bir kuantum bilgisayar da 1968’de bir kuantum uzay süreci olarak formüle edildi.

2017’den itibaren, gerçek kuantum bilgisayarların gelişimi henüz emekleme aşamasındadır ancak, kuantum hesaplamalı işlemlerin çok az sayıda kuantum biti üzerinde yürütülmekte olduğu deneyler gerçekleştirilmiştir. Hem pratik hem de teorik araştırmalar devam ediyor ve birçok ulusal hükümet ve askeri ajans, kriptografi gibi sivil, ticaret, çevre ve ulusal güvenlik amaçları için kuantum bilgisayarları geliştirmek için ek çaba ile kuantum bilgisayar araştırması finansmanı yapıyor. Küçük bir 5-qubit kuantum bilgisayar mevcuttur ve hobisi olanlar için IBM kuantum deneyim projesi ile deneme yapmaya müsaittir.

Kuantum Bilgisayarı ile Klasik Bilgisayar Arasındaki Fark

Büyük ölçekli kuantum bilgisayarlar teorik olarak tamsayı çarpanlara ayırma gibi en iyi bilinen algoritmaları bile Shor algoritması veya kuantum çok gövdeli sistemlerin simülasyonunu kullanan klasik bilgisayarlardan çok daha hızlı bir şekilde çözebilecekti. Olasılıksal klasik algoritmadan daha hızlı çalışan Simon algoritması gibi kuantum algoritmaları mevcuttur. Klasik bir bilgisayar prensip olarak (üstel kaynaklarla) bir kuantum algoritmasına benzetebilir, zira kuantum hesaplama, Church-Turing tezini ihlal etmez. Öte yandan kuantum bilgisayarlar, klasik bilgisayarlarda pratik olarak uygulanabilir olmayan problemleri etkin bir şekilde çözebilir.

Kuantum Hesaplama

Kuantum hesaplama, kuantum mekaniği kanunlarının hesaplama problemlerini çözmesi için sağladığı tüm olasılıkları kullanma sanatıdır. Konvansiyonel veya “klasik” bilgisayarlar (bu sayfayı oluşturmak için kullanılan gibi) yalnızca bu olasılıkların küçük bir alt kümesini kullanır. Özünde, insanların hesapladığı şekilde elle hesaplarlar. Sadece yeterince büyük bir kuantum bilgisayarımız olsaydı, yapabileceğimiz muhteşem şeylerle ilgili pek çok sonuç olacaktır. Bunların en önemlisi, muhtemelen klasik bilgisayarlar ile birlikte gelmeyecek olan fizik, kimya ve biyolojide kuantum mekanik süreçlerin simülasyonlarını gerçekleştirebileceğimizdir. Klasik ve kuantum bilgisayarların bazı yönlerini karşılaştıralım.

Kuantum Bilgisayarı ile Klasik Bilgisayar Arasındaki Fark

Kuantum bilgisayarı ile klasik bilgisayar arasındaki fark bir tablo ile özetlenecek olursa;

Klasik Bilgisayar Kuantum Bilgisayar
Büyük ölçekli entegre çok amaçlı bilgisayar. Kuantum mekaniğine dayalı yüksek hızlı paralel bilgisayar.
Veri saklama bit bazlıdır. Veri saklama elektron spini yönünde kuantum bit bazlıdır.
Veri işleme NOT, AND ve OR gibi mantıksal operatörler tarafından gerçekleştirilir. Veri işleme kuantum operatörler tarafından gerçekleştirilir.
Elektronik devre davranışı klasik fizik tarafından yönetilir. Elektronik devre davranışı açıkça kuantum mekaniği tarafından yönetilir.
Klasik bilgisayarlar, bilgiyi temsil etmek için ikili kodları yani bit 0 veya 1’i kullanır. Kuantum bilgisayarlar Qubit yani 0, 1 ve her ikisini birden aynı anda kullanır.
İşlemler Boolean Cebri tarafından tanımlanır. İşlemler, Hilbert Uzayı üzerinde doğrusal cebir ile tanımlanır ve kompleks elemanlarla üniter matrisler tarafından temsil edilebilir.
Sinyallerin kopyalanması veya ölçülmesi üzerinde hiçbir kısıtlama yoktur. Sinyallerin kopyalanması ve ölçülmesi üzerinde ciddi kısıtlamalar bulunmaktadır.
Devreler, CMOS gibi hızlı, ölçeklenebilir ve makroskopik teknolojilerde kolayca uygulanır. Devreler, yavaş, kırılgan ve henüz ölçeklenebilir olmayan mikroskopik teknolojileri kullanmalıdır; NMR (Nükleer manyetik rezonans).

Kuantum bilgisayarı ile klasik bilgisayar arasındaki fark özetle bu şekilde. Sizin de eklemek istedikleriniz varsa yorum yazınız.

Facebook Yorumları

CEVAP VER