Kuantum bilişim, hesaplamaları gerçekleştirmek için kuantum mekaniğinin yasalarını kullanan yeni bir bilişim türüdür.
0 yahut 1 olabilen bitler kullanan geleneksel bilgisayarların aksine, kuantum bilgisayarları aynı anda 0, 1 yahut her ikisi olabilen kübitler kullanır. Bu, kuantum bilgisayarlarının muayyen hesaplamaları geleneksel bilgisayarlardan oldukca daha süratli gerçekleştirmesini sağlar.
Kuantum bilişimin finans, esenlik ve suni zeka benzer biçimde oldukca muhtelif sektörlerde çığır açma potansiyeli bulunuyor.
II. Kuantum hesaplama
Kuantum hesaplamanın temel prensipleri ilk başlarda 20. yüzyılın başlarında Werner Heisenberg ve Erwin Schrödinger benzer biçimde fizikçiler tarafınca geliştirildi.
Sadece, ilk ergonomik kuantum bilgisayarları 1980’lere kadar inşa edilmedi. Bu erken bilgisayarlar oldukca küçüktü ve kabiliyetleri sınırlıydı, sadece kuantum hesaplamanın potansiyelini gösterdiler.
2010’larda kuantum hesaplama için inceleme fonunda büyük bir artış oldu. Bu, daha büyük ve daha kuvvetli kuantum bilgisayarların geliştirilmesine yol açtı.
Günümüzde kuantum bilişimi hala erken aşamalarındadır, sadece hızla gelişmektedir. Kuantum bilgisayarlarının önümüzdeki birkaç sene içerisinde ticari olarak kullanılabilir hale gelmesi beklenmektedir.
III. Kuantum mekaniği
Kuantum mekaniği, maddenin ve enerjinin atom ve atom altı düzeydeki davranışlarını inceleyen fizik dalıdır.
Kuantum mekaniği, fizik biliminin makroskobik düzeydeki nesnelerin davranışlarını inceleyen dalı olan klasik fizikten oldukca değişik bir teoridir.
Kuantum mekaniğinin en mühim ilkelerinden biri, parçacıkların kararlı olmayan şekillerde davranabileceğidir. Bu, bir parçacığın iyi mi davranacağını tam olarak tahmin etmenin olası olmadığı anlama gelir.
Kuantum mekaniğinin bir öteki mühim ilkesi, parçacıkların dolanık olabileceğidir. Bu, iki parçacığın, birbirlerinden büyük bir mesafeyle ayrılmış olsalar bile, bir parçacığın durumunun öteki parçacığın durumunu etkileyecek biçimde birbirine bağlanabileceği anlama gelir.
IV. Kübitler
Kübitler kuantum bilişimindeki temel data birimleridir.
0 yahut 1 olabilen bitlerin aksine, kübitler aynı anda 0, 1 yahut her ikisi olabilir. Buna üst üste binme denir.
Üst üste binme, kuantum hesaplamanın geleneksel bilgisayarlara bakılırsa oldukca daha süratli birtakım hesaplamalar yapmasına imkan tanıdığı olan temel özelliklerinden biridir.
Sadece, kübitler bununla birlikte oldukca kırılgandır. Gürültü ve uyumsuzluktan kolayca etkilenirler, bu da süperpozisyonlarını kaybetmelerine niçin olabilir.
Bu, araştırmacıların daha kuvvetli kuantum bilgisayarları geliştirmek amacıyla aşmaya çalışmış oldukları zorluklardan biridir.
V. Kuantum kapıları
Kuantum kapıları, kübitler üstünde gerçekleştirilebilen temel işlemlerdir.
Kuantum kapıları, geleneksel bilgisayarlarda kullanılan mantık kapılarıyla benzerlik göstermektedir.
Sadece kuantum kapıları geleneksel mantık kapılarından daha karmaşa işlemleri gerçekleştirebilir.
Kuantum algoritmaları kurmak için kuantum kapıları kullanılır.
VI. Kuantum algoritmaları
Kuantum algoritmaları, geleneksel bilgisayarlarla çözülmesi imkânsız olan birtakım problemleri deşifre etmek için kullanılabilen yeni bir algoritma türüdür.
Kuantum algoritmasıyla çözülebilecek bir probleme mesela, büyük rakamları polinomsal zamanda çarpanlarına ayırabilen Shor algoritması verilebilir.
Bu mühim bir gelişmedir, bu sebeple büyük rakamları çarpanlarına ayırmak kriptografideki en mühim problemlerden biridir.
Kuantum algoritmalarının geliştirilmesi, finans, esenlik ve suni zeka da dahil olmak suretiyle oldukca muhtelif sektörlerde çığır açma potansiyeline haizdir.
Kuantum bilişimin, aşağıdakiler de dahil olmak suretiyle oldukca muhtelif endüstrilerde çığır açma potansiyeli vardır:
- Finans
- Sıhhat hizmeti
- Suni zeka
- Araç-gereç bilimi
- Kriptografi
- İlaç keşfi
- Makine öğrenimi
- Optimizasyon
| Hususiyet | Tarif |
|---|---|
| Kuantum hesaplama | Detayları işlemek için kuantum mekaniğini kullanan yeni bir hesaplama türü. |
| Teknoloji | Kuantum bilgisayarlarını kurmak için kullanılan donanım ve yazılım. |
| Yenilik | Kuantum hesaplamanın gelişimini yönlendiren yeni fikirler ve keşifler. |
| Görünüm | Kuantum bilişim sektörünün mevcut durumu. |
| Sınır | Kuantum hesaplamanın geleceği ve bu değişen teknolojinin potansiyel uygulamaları. |
II. Kuantum hesaplama
Kuantum hesaplama, kuantum bilgisayarları için ilk önerilerin 1980’lerde yapıldığı nispeten yeni bir inceleme alanıdır. Sadece, kuantum hesaplamanın temeli olan kuantum mekaniğinin zamanı 20. yüzyılın başlarına kadar uzanır.
1900’de Max Planck, enerjinin devamlı olarak yayılmadığını yahut emilmediğini, bunun yerine kuantalar ismini verdiği ayrı paketlerde bulunduğunu öne sürdü. Bu düşünce ondan sonra ışığın da kuantalar olarak yayıldığını ve emildiğini yayınlayan Albert Einstein tarafınca geliştirildi; kuantalara artık fotonlar ismi veriliyor.
1925’te Werner Heisenberg, bir parçacığın hem konumunu aynı zamanda momentumunu muhteşem bir doğrulukla ölçmenin olanaksız bulunduğunu belirten belirsizlik ilkesini geliştirdi. Bu prensip, kuantum mekaniğinin temel bir özelliğidir ve kuantum hesaplama için derin çıkarımlara haizdir.
1927’de Erwin Schrödinger, kuantum parçacıklarının davranışını tanımlayan matematiksel bir denklem olan Schrödinger denklemini geliştirdi. Schrödinger denklemi, fizikteki en mühim denklemlerden biridir ve kuantum mekaniğinin temelidir.
1935’te Albert Einstein, Boris Podolsky ve Nathan Rosen, kuantum mekaniğinin tamamlanmamış bulunduğunu korumak için çaba sarfeden bir yazı yayınladılar. Şimdi EPR paradoksu olarak malum bu yazı, fizikteki en meşhur fikir deneylerinden biridir.
1980’de David Deutsch, kuantum Turing makinesi ismini verdiği ilk kuantum bilgisayarını önerdi. Kuantum Turing makinesi, bir kuantum bilgisayarının kuramsal bir modelidir ve bütün çağdaş kuantum bilgisayarlarının temelidir.
1994 senesinde Peter Shor, bilgisayar bilimindeki en mühim problemlerden önde gelen tam rakamları çarpanlarına ayırmak için bir kuantum algoritması geliştirdi. Shor’un algoritması, kuantum bilgisayarların klasik bilgisayarlar için olanaksız olan problemleri çözebileceğini gösterdi.
1997’de David Wineland ve Milli Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü’ndeki (NIST) meslektaşları ilk çalışan kuantum bilgisayarını yarattılar. Bu bilgisayar yalnız beş kübite haiz minik bir sistemdi, sadece kuantum hesaplamanın gelişiminde mühim bir dönüm noktasıydı.
O zamandan beri kuantum hesaplamada birçok ilerleme kaydedildi ve alan artık hızla büyüyor. Bugün, kuantum bilgisayarları geliştiren bir takım firma var ve ek olarak bu teknoloji üstünde çalışan bir takım hükümet laboratuvarı da var.
Kuantum bilişim, birçok değişik alanda çığır açma potansiyeline haiz, gelecek vaat eden yeni bir teknolojidir. Sadece, kuantum bilgisayarların gerçeğe dönüşebilmesi için hala üstesinden gelinmesi ihtiyaç duyulan birçok güçlük bulunmaktadır.
III. Kuantum mekaniği
Kuantum mekaniği, maddenin ve enerjinin atom ve atom altı düzeydeki davranışıyla ilgilenen fizik dalıdır. Çevremizdeki dünyaya ilişik anlayışımızı kökten değiştiren temel bir bilimdir.
Kuantum mekaniği, madde ve enerjinin devamlı olmadığı, bunun yerine kuanta adında olan ayrı birimlerden oluştuğu fikrine dayanır. Bu kuantalar, madde ve enerjinin olası olan en minik birimleridir ve daha çok bölünemezler.
Kuantum mekaniği olasılıkçı bir bilimdir. Bu, bir kuantum sisteminin kararlı davranışını tahmin etmenin olası olmadığı, sadece yalnızca davranışının olasılığını tahmin etmenin olası olduğu anlama gelir. Bunun sebebi, kuantum sistemlerinin niçin ve netice yasaları yerine ihtimal yasaları tarafınca yönetilmesidir.
Kuantum mekaniği, lazerler, transistörler ve süper iletkenler dahil olmak suretiyle geniş bir tatbik yelpazesine haizdir. Ek olarak, kuantum mekaniğinin prensiplerine dayanan yeni bir hesaplama türü olan kuantum hesaplamanın da temelidir.
IV. Kübitler
Kübitler kuantum hesaplamadaki temel data birimidir. Klasik hesaplamadaki bitlere benzerler sadece durumların üst üste gelmesiyle var olabilirler, doğrusu aynı anda hem 0 aynı zamanda 1 olabilirler. Bu hususiyet kübitlerin klasik bilgisayarlar için olanaksız olan hesaplamaları gerçekleştirmesini sağlar.
Kübitler, bir elektronun spini yahut bir fotonun polarizasyonu benzer biçimde iki seviyeli kuantum sistemleriyle temsil edilir. Bir kübitin durumu, karmaşa bir Hilbert uzayındaki bir vektörle temsil edilir ve bir kübitin ihtimaller içinde durumları 0 ve 1’dir.
Kübitler, bir kübitin durumu üstünde tesir eden üniter operatörler olan kuantum kapıları kullanılarak manipüle edilebilir. Kuantum kapıları, kübitler üstünde dönüşler, ölçümler ve dolanıklık benzer biçimde muhtelif işlemler gerçekleştirmek için kullanılabilir.
Kuantum hesaplamanın gücü, kübitlerin birbirine dolanabilme kabiliyetinden gelir. Dolaşıklık, bir kübitin durumunun, kübitler büyük bir mesafeyle ayrılmış olsa bile, başka bir kübitin durumuyla ilişkili olduğu kuantum sistemlerinin bir özelliğidir. Dolaşıklık, kuantum bilgisayarların klasik bilgisayarlardan kat kat daha süratli hesaplamalar yapmasını sağlar.
Qubit’ler hemen hemen geliştirmenin erken aşamalarında olsa da finans, esenlik ve suni zeka benzer biçimde pek oldukca sektörde çığır açma potansiyeline sahipler.
V. Kuantum kapıları
Kuantum kapıları, kuantum devrelerinin temel yapı taşlarıdır. Kuantum bilgisinin temel birimleri olan kübitler üstünde işlemler gerçekleştirmek için kullanılırlar. Her biri değişik bir muamele meydana getiren muhtelif kuantum kapısı türleri vardır. En yaygın kuantum kapılarından bazıları Hadamard kapısı, CNOT kapısı ve Toffoli kapısıdır.
Kuantum kapıları aşağıdakiler benzer biçimde muhtelif değişik görevleri gerçekleştirmek için kullanılabilir:
- Dolaşık kübitler oluşturma
- Kuantum hesaplamaları yapmak
- Kuantum algoritmalarını kontrol etmek
- Kuantum protokollerinin uygulanması
Kuantum kapıları, kuantum hesaplama teknolojisinin eleştiri bir bileşenidir. Kuantum hesaplama için ihtiyaç duyulan işlemleri gerçekleştirmek için eğer olmazsa olmazdır. Kuantum hesaplama teknolojisi gelişmeye devam ettikçe, kuantum kapıları giderek daha mühim hale gelecektir.
VI. Kuantum algoritmaları
Kuantum algoritmaları, klasik bilgisayarlarda çözümü zorluk derecesi yüksek problemleri deşifre etmek için kuantum mekaniğinin özelliklerinden yararlanan bir algoritma sınıfıdır.
Kuantum algoritmasının en meşhur örneklerinden biri, tam rakamları polinom zamanında çarpanlarına ayırabilen Shor algoritmasıdır. Bu, Shor algoritmasının RSA benzer biçimde birçok çağdaş şifreleme algoritmasının güvenliğini kırmak için kullanılabileceği anlama gelir.
Öteki mühim kuantum algoritmaları içinde, sıralanmamış bir veritabanında O(√N) müddette arama yapabilen Grover algoritması ve kuantum verileri üstünde birçok mühim matematiksel işlemi gerçekleştirmek için kullanılabilen kuantum Fourier dönüşümü yer verilmiştir.
Kuantum algoritmaları hemen hemen gelişiminin erken aşamalarında olsa da bilim ve değişen teknolojinin pek oldukca alanında çığır açma potansiyeline sahipler.
VII. Kuantum hesaplamanın uygulamaları
Kuantum bilişiminin finans, esenlik, lojistik ve suni zeka benzer biçimde oldukca muhtelif endüstrilerde çığır açma potansiyeli vardır. Kuantum bilişiminin en ümit verici uygulamalarından bazıları şunlardır:
- Finansal modelleme: Kuantum bilgisayarlar, klasik bilgisayarların çözmesi şu anda olanaksız olan karmaşa finansal sorunları deşifre etmek için kullanılabilir. Bu, yatırımcılara para kazandırabilecek daha doğru risk değerlendirmelerine ve portföy optimizasyonlarına yol açabilir.
- İlaç keşfi: Kuantum bilgisayarlar yeni ilaçları daha süratli ve bereketli bir halde tasarlamak için kullanılabilir. Bu, şu anda tedavi edilemeyen hastalıklar için yeni tedavilere yol açabilir.
- Lojistik: Kuantum bilgisayarlar tedarik zincirlerini ve ulaşım ağlarını optimize etmek için kullanılabilir. Bu, maliyetlerin azaltılmasına ve verimliliğin artırılmasına yol açabilir.
- Suni zeka: Kuantum bilgisayarlar suni zeka modellerini daha süratli ve bereketli bir halde eğitmek için kullanılabilir. Bu, şu anda olası olan her şeyden daha kuvvetli ve doğru olan yeni AI uygulamalarına yol açabilir.
Kuantum bilişimi hala gelişiminin erken aşamalarındadır, sadece oldukca muhtelif endüstrilerde çığır açma potansiyeline haizdir. Kuantum bilgisayarlar daha kuvvetli ve erişilebilir hale geldikçe, gelecek yıllarda bu değişen teknolojinin daha da çığır açıcı uygulamalarını görmeyi bekleyebiliriz.
Kuantum hesaplamanın zorlukları
Kuantum bilişiminin tam potansiyelini gerçekleştirmek için üstesinden gelinmesi ihtiyaç duyulan bir takım güçlük vardır. Bu zorluklar şunları ihtiva eder:
- Gürültü: Kuantum bilgisayarlar, termal gürültü, elektromanyetik teşebbüs ve foton saçılması benzer biçimde muhtelif kaynaklardan gelen gürültüye karşı hassastır. Bu gürültü, kuantum hesaplamalarının doğruluğunu sınırlayabilir ve kuantum üstünlüğüne ulaşmayı zorlaştırabilir.
- Ölçeklenebilirlik: Kuantum bilgisayarların reel dünya uygulamaları için faydalı olabilmeleri için binlerce hatta milyonlarca kübite kadar ölçeklendirilmeleri icap eder. Sadece kuantum bilgisayarlarını ölçeklendirmek zor ve pahalı bir iştir.
- Dekoherans: Kuantum bilgisayarlar kırılgandır ve dekoherans sebebiyle kuantum durumlarını kolayca kaybedebilirler. Dekoherans, kübitler ve etraf arasındaki etkileşimlerden oluşur ve bir kuantum bilgisayarının hesaplama için kullanılabileceği süre miktarını sınırlayabilir.
- Programlama: Kuantum bilgisayarlar, klasik bilgisayarlardan değişik bir kurallar kümesi kullanılarak programlanır. Bu, bereketli kuantum algoritmaları geliştirmeyi ve klasik yazılımları kuantum bilgisayarlarına aktarmayı zorlaştırır.
Bu zorluklar önemlidir, sadece aşılamaz değildir. Birçok inceleme grubu bu zorlukların üstesinden gelmek için yeni teknikler geliştirmek suretiyle iş yapmaktadır. Bu zorlukların üstesinden gelinebilirse, kuantum bilişiminin finans, esenlik ve suni zeka dahil olmak suretiyle oldukca muhtelif endüstrilerde çığır açma potansiyeli vardır.
IX. Kuantum hesaplamanın geleceği
Kuantum bilişiminin geleceği ümit dolu. Kuantum bilgisayarlar, karmaşa kimyasal reaksiyonları simüle etmek, yeni ilaçlar geliştirmek ve yeni malzemeler tasarlamak benzer biçimde klasik bilgisayarlar için şu anda olanaksız olan sorunları çözme potansiyeline haizdir. Sadece, kuantum bilgisayarların gerçeğe dönüşmesi için daha kesin kübitler geliştirme ve kuantum bilgisayarları büyük boyutlara ölçeklendirmenin yollarını bulma ihtiyacı benzer biçimde hala üstesinden gelinmesi ihtiyaç duyulan bir takım güçlük vardır.
Bu zorluklara karşın, son yıllarda kuantum hesaplama alanında kaydedilen ilerleme süratli olmuştur. Kuantum bilgisayarların önümüzdeki birkaç on sene içerisinde gerçeğe dönüşmesi muhtemeldir ve oldukca muhtelif endüstriler üstünde büyük bir etkiye haiz olacaktır.
S: Kuantum bilişim nelerdir?
A: Kuantum hesaplama, hesaplamaları gerçekleştirmek için kuantum mekaniğini kullanan bir hesaplama türüdür. Klasik bilgisayarlar için çözülmesi zorluk derecesi yüksek sorunları çözme potansiyeline haizdir.
S: Kuantum bilişiminin zorlukları nedir?
A: Kuantum bilişiminin temel zorlukları emin kuantum donanımları geliştirmek, bereketli kuantum algoritmaları tasarlamak ve kuantum sistemlerini etkileyen gürültünün üstesinden gelmektir.
S: Kuantum bilişiminin potansiyel uygulamaları nedir?
A: Kuantum bilişiminin potansiyel uygulamaları içinde deva keşfi, finansal modelleme, araç-gereç bilimi ve suni zeka yer ediniyor.
0 Yorum