Nedir Bu Kuantum Bilgisayar?
Acıktınız ve yemek hazırlamak için mutfağa girdiniz. Kafanızda yemek hazırlamak için bir algoritma var. ilkin ısıtıcı ile su ısıtacaksınız, soğan doğrayacaksınız, ardından havuç ve patates doğrayıp, yemeğin öteki malzemelerini dolaptan çıkarıp yıkayacaksınız. Sonrasında her birini tencerede kaynatıp tuz ekleyeceksiniz… Burada söz edilen her şeyi sırasıyla yapacaksınız. Bu şekilde hazırlayacağınız bir yemeği bir saatte yaptığınızı varsayalım.
Diğer taraftan, mutfağa girer girmez 8 adet kopyanızın meydana geldiğini hayal edin. Her bir kolonunuz, aynı anda yemeği yapmak için gerekli algoritmanın bir kısmını gerçekleştirsin. Kısaca kendinizi eş zamanlı şekilde, hem soğanı doğrayıp hem de malzemeleri yıkayan ve öteki tüm işlemleri aynı anda yerine getiren bir yapı şeklinde düşünün. Bu durumda yemeği hazırlamanız yalnızca üç dakika sürecektir.
İlk verdiğimiz örnekteki tek başına ve sıralı bir düzende yemek yapan kişinin çalışma şekli klasik bilgisayarı, ikinci örnekte ise aynı anda birçok işi yerine getiren kişi kuantum bilgisayarların çalışma şeklini temsil etmektedir. Peki kuantum bilgisayarlar bu işi nasıl yaparlar?
Klasik bilgisayarlar “bit” adı verilen veri (data) birimleri kullanırlar. İşlemcideki moleküler boyuttaki yüzbinlerce transistör, devreden akım geçmesi ya da geçmemesi durumuna göre 0 ya da 1 sayılarından meydana gelen bit değerleri meydana getirir. Bu bitler anakart, ekran kartı ya da ses kartın gibi farklı donanım birimlerinde işlenerek bizlere yazı, görüntü, fotoğraf, video ya da ses çıktısı olarak iletilir. Her ne kadar bilgisayarınızda aynı anda hem müzik dinleyip hem internette gezinip hem de Word’ de metin yazıyor olsanız da bilgisayarınız, tüm bu işleri aynı anda değil, bir sıraya sokarak gerçekleştirir. Bunu oldukça süratli yapmış olduğu için de bizler bunu, aynı anda yapılıyormuş gibi algılarız. Aslına bakarsak bilgisayarda elde ettiğiniz her çıktı sırayla işlenmiş 0 ya da 1′ lerden başka bir şey değildir.
Kuantum bilgisayarlarda durum çok farklıdır. Klasik bilgisayarlardaki bit dediğimiz birimlerin yerine kuantum bilgisayarlarda “qubit” denilen veri birimleri vardır. Bu kubitler sıradan bitlerin yapamadığı birşey, yaparlar: “kuabitler, bitler gibi 0 ve 1 değerleri alabildikleri gibi 0 ve 1 aynı anda da barındırabilir. Kısaca bir qubit aynı anda hem 0, hem de 1 değerlerine sahip olabilir. Kavraması biraz zor olsa da bu durum, kuantum fiziği sayesinde öğrendiğimiz atomaltı parçacıkların karakteristik bir özelliğinin sonucudur. Zira, yine kuantum fiziği sayesinde biliyoruz ki elektron gibi atomaltı parçacıklar gözlenmedikleri zamanlarda birer olasılık dalgası biçiminde davranış göstererek birden fazla farklı fiziksel durumda olabilirler. Buna süperpozisyon denir. Yani bir elektronun, gözlemlenemediği sırada fiziksel durumu hakkında kati bir yargıda bulunulamaz fakat elektron, %15 olasılıkla burada, %33 olasılıkla şurada ya da %7 olasılıkla hızı şu, %45 olasılıkla hızı bu şeklide gibi çıkarımlarda bulunulabilinir. Kuantum bilgisayarların gücünün sırrı burada gizlidir. Çünkü elektron gibi atomaltı parçacıkların bu özelliği sayesinde birçok ihtimal ve senaryo aynı anda kuantum işlemcisi tarafınca işlenebilir ve bu da klasik bilgisayarlarla karşılaştırma dahi yapılamayacak bir işlem gücü anlamına gelir.
Klasik bilgisayarlar 1 byte – yani 8 bitlik veri ile 2 üssü 8 = 256 tane farklı kombinasyon üretebilir ve bu kombinasyonlardan anlamlı veriler çıkarabilmek veya bir veri yığınından anlamlı bir şeyler elde etmek için 256 farklı kombinasyondan oluşan bu yığını tek tek sıradan geçirmek zorundadır. Kuantum bilgisayarlar ise bu veri yığınına 256 farklı koldan aynı anda saldırabilir. Zira 256 farklı bit verisini aynı anda oluşturma kabiliyetine sahiptir.
Neden İhtiyaç Var
Normal bilgisayarlar yerine böyle bir teknoloji geçilmesinin elbette bir nedeni var. Normal bilgisayarların sahip olduğu teknoloji artık limitlerine ulaştı, bunun nedeni bilgisayarların çalışma prensibin de yatıyor. Normal bilgisayarlar temelde transistör denen küçük elektron durduculardan oluşurlar. Elektronlar geçerse 1, geçmez ise 0 temelli bit adı verilen bilgileri oluştururlar. Günümüzde bir bilgisayarın daha iyi olabilmesi için transistör sayısının daha fazla olması gerekir, fakat transistörler şu hali ile bir virüs’ün 1000’de 1 boyutunda ve biraz daha küçültülüler ise elektronlar tarafından penetre edilirler ve elektronu durduramazlar. Dolayısıyla bit’leri üretemez ve veri işleyemezler. Artık bilgisayarların değişmesi gerekli.
Mantık Kapısı Yok
Normal bilgisayarlarda bit’leri işledikten sonra transitör’lerin farklı kombinasyonlarından oluşan Mantık Kapı’ları aracılığı ile veriler istediğiniz gibi işlenir. Mantık Kapı’ları temelde bitlerin nasıl işleneceğini belirlerler, Ve, Ya Da ve Hiç gibi üç farklı mantık kapısının temelde yaptığı iş gelen elektron akışına göre, yeni elektron akışını belirlemektir. Örneğin Ve kapısı, gelen bit 0 ise, cevap olarak 1 verir, tıpkı hesap makinesi gibi. Kuantum bilgisayarlarında ise bir Mantık Kapısı yoktur, bunun yerine Olasılık Kapı’ları vardır. Olasılık Kapı’ları temelde aynı amaçla çalışırlar, yani gelen veriyi işleyip yenisini oluşturmak ışında bir işleri yok. Fakat işlemleri aynı değildir, bit’lerin aksine kübit’ler aynı anda 0 ve 1’e sahip olduğundan gelen kübit’i ölçüp içerisinde ki polarizasyona göre yeni bir olasılık hesabı yaparlar.
Kısacası, metafizikçilerin senelerdir iddia ettikleri bazı şeylerin bilimsel tespit ve açıklamaları yapılıyor sanki. İlgilenenler için, bu kuantum bilgisayarlarından en meşhuru GOOGLE’da kullanılıyor. Bu bankamatik gibi olan dev bilgisayarların aslında ufak olan çipleri, normal kullandığınız en iyi bilgisayardan 100 milyon kat hızlı!!
Kuantum bilgisayarlarla hack işlemleri ne hale gelebilir?
Qubit kapasitesine bağlı olarak, eğer şifrelemenin kapasitesi belirli ise (32 hane gibi) kırılma süresi “eğer mantık aritmetik işlem gibi tanıtılırsa” en karmaşık şifre için bile nano saniyelerle sınırlı kalabilir. Bu durumdan henüz korkmaya gerek yok, böyle bir durumda yeni bir şifreleme yöntemi de gelecektir.
Bir gün evlerimizde kullanmak dileği ile bir sonraki videomda görüşmek üzere hoşçakalın.
