Google Kuantum Bilgisayar Yarışında Yeni Çiple Öne Geçti
Dünyanın ilk kuantum bilgisayarını geliştiren ülke bugün internette kullanılan bütün şifreleri kıracak ve ekonomiyle istihbaratta öne geçecek. Kuantum Bilgisayar büyük veri analizini hızlandıracak ve bu bağlamda Google, 6 qubit kapasiteyle dünyanın en hızlı kuantum çipini geliştirdiğini duyurdu. Peki ya D-Wave’in 2000 qubitlik yeni kuantum bilgisayarına ne oldu?
Kuantum bilgisayar yarışları
Kuantum sistemleri kuantum bitler, yani qubitlerle çalışıyor ve sadece 0 ile 1 mantık değerlerini değil, kuantum fiziğindeki dolanıklık özelliği sayesinde 0,14 gibi ara değerleri de alabiliyor. Bu yüzden kuantum çipler şifreleme ve büyük veri analizi gibi konularda normal bilgisayardan daha hızlı çalışıyor.
Ancak bir sorun var: Henüz kuantum bilgisayar yapmadık ve Kanadalı D-Wave şirketi dışında kimse gerçek bir kuantum bilgisayar yaptığını öne sürmedi. Ayrıca birçok fizikçi D-Wave’in sistemlerinin gerçek kuantum bilgisayar olmadığını düşünüyor.
Gerçi bu itirazlar D-Wave’i 2000 qubitlik yeni bir kuantum bilgisayar geliştirdiğini duyurmaktan alıkoymadı. Peki D-Wave ile Google arasındaki kuantum yarışını kim kazanacak ve bu tür kuantum çiplerin temeli olan qubit nedir?
İlgili yazı: Beyin Formülü: İnsan Beynini Çalıştıran Yazılım Bulundu
Qubit gücü
Kuantum bilgisayar teorik olarak laptoplardan çok daha hızlı çalışıyor; çünkü qubit kullanıyor. Kuantum fiziğindeki belirsizlik ilkesi nedeniyle atomaltı parçacıklar, özel şartlar altında izole edildikleri zaman, aynı anda birden fazla kuantum durumunda bulunabiliyor.
Bu sebeple qubitler de veri birimi olarak aynı anda birden fazla işlemi yapabiliyor. Dolayısıyla kuantum bilgisayarlar dünyanın gerçekten paralel çalışan tek bilgi işlem sistemi olarak tanımlanıyor.
İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem
Örneğin Google kuantum çipi
Google Mayıs ayının başında dünyanın en hızlı kuantum çipini geliştirdiğini duyurdu. D-Wave’in 2000 qubitlik tartışmalı çiplerinin tersine, gerçekten kuantum fiziğine göre çalıştığı söylenen bu çip sadece 6 qubit kullanıyor. Buna karşın 6 bitlik klasik bir çipten daha hızlı çalışıyor. Nasıl derseniz:
Süperpozisyon sayesinde
En basitinden kuantum fiziğinde elektronların spini var; yani ya sağa ya da sola dönebilirler ve bunları çevreden özel bir şekilde yalıtırsak aynı anda hem sağa hem de sola dönmelerini sağlayabiliriz. Öyleyse elektrondan qubit yaparsak bir qubit aynı anda iki değeri alabilir (hem 1 hem 0).
Bunun avantajına gelince: 2 bitlik sıradan bir bilgisayarda ikilik sayı düzeni ile sadece 4 veri kombinasyonunu depolayabilirsiniz (00, 01, 10, or 11). Bununla bir matematik problemi çözerseniz elde edeceğiniz sonuç bu dört kombinasyondan biri olacaktır (diyelim ki 00).
Buna karşın sıradan bir seri bilgisayar dört kombinasyonu tek tek deneyerek doğru sonuca varırken, 2 qubitlik bir kuantum çip bu kombinasyonların hepsini aynı anda hesaplayacaktır (örneğin 6 qubit
26 =64 bit veya 8 bayt demek.
Elbette qubit sayısı ikiden altıya veya 49’a çıkarsa aynı anda çok daha fazla veri işleyebilir ve süperpozisyon özelliğiyle gerçekten paralel işlem yapan kuantum bilgisayarlar sayesinde en zor soruları en hızlı şekilde çözebiliriz.
İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt
Qubit kullanmak neden zor?
Bunun sebebi kuantum bilgisayarların çevre şartlarına karşı çok hassas olması. Bunlar neredeyse eliniz değince bozulacak kadar hassaslar. Bu yüzden de bilgi işlem sırasında büyük veri kaybı gerçekleşiyor. Qubitlerden bir kısmı kuantum bilgisayar verilen problemi çözmeden önce bozuluyor.
Neyse ki bunun bir çözümü var: Çok sayıda yedek qubit içeren daha büyük çipler kullanmak. Nitekim Google bünyesinde kuantum bilgisayar geliştiren ekibin lideri olan John Martinis, “Bize en az 49 qubitlik kuantum çipler lazım” diyor.
İlgili yazı: CERN Evren Yok Olmalı Demedi
Kuantum bilgisayar yarışında son durum
Martinis’e göre 49 qubitlik kuantum çip geliştiren ilk şirket bu yarışı kazanacak. IBM, Intel ve Microsoft da bu konuda Google’ın önüne geçmek istiyor; ancak MIT bünyesinde kuantum bilgisayarları araştıran Simon Gustavsson, Google ve IBM’in Intel’i geride bıraktığını söylüyor
Yine de bu şirketlerin desktop kuantum bilgisayar için daha çok çalışmaları gerek ve Maryland kuantum bilgisayar şirketi IonQ’nun kurucu ortağı Chris Monroe’nun dediği gibi, “Basit bir çip üretmekle tam kapsamlı masaüstü kuantum bilgisayar üretmek arasında çok fark var.”
İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi
Çin ve STEM’in önemi
Aslında bir bütün olarak Batı dünyası Çin’in gerisinde kalmış durumda. Ne de olsa Çin dünyanın ilk kuantum internet sistemini geliştirdi ve ilk kuantum internet uydusunu uzaya fırlattı.
Nasıl yaptı derseniz STEM öğretmenleri yetiştirerek tabii ki! STEM bilim, teknoloji, mühendislik ve matematik demek. Çin STEM donanımlı öğretmenlerden yararlanarak her yıl bilim, teknoloji, mühendislik, matematik ve kodlama alanında 4,5 milyon öğrenci mezun ediyor!
Çin’in insan kaynaklarına ve eğitime yaptığı yatırımların yanında, AB’nin kuantum bilgisayarlara 10 yılda sadece 1 milyar dolar ayırması devede kulak kalıyor. Özellikle de değeri 800 milyar dolara ulaşan Amerikan şirketi Apple’ın kuantum bilgisayarlara pek yatırım yapmadığını düşündüğümüzde.
İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili
2000 qubitlik kuantum bilgisayar?
Kanadalı D-Wave şirketi gerçek bir kuantum bilgisayar üretmediği yönündeki tüm eleştirilere rağmen, 3 metre yüksekliğindeki yeni kuantum bilgisayarını 15 milyon dolardan satışa çıkardığını duyurdu: D-Wave 2000Q.
D-Wave’in kuantum bilgisayarları oda büyüklüğünde; çünkü diğer kuantum çiplerin tersine, kuantum halkalama denilen farklı bir teknoloji kullanıyor. Bu yüzden de başparmak tırnağı büyüklüğündeki küçük çipin, 20 metreküplük oda büyüklüğündeki dev bir soğutma dolabının içinde mutlak sıfıra kadar soğutulması gerekiyor.
İlgili yazı: 5 Soruda Paralel Evrenler
Kısacası bundan laptop olmaz
D-Wave’in 2000 qubitlik kuantum bilgisayarı fizikçilerin itirazına rağmen gerçekten çalışıyor olsa bile, bu teknoloji ile laptop boyunda kuantum bilgisayar üretmemiz imkansız. Bunun için bize Google’ın deneylerinden türeyecek yeni bir optik kuantum bilgisayar lazım.
D-Wave daha önce Google ile NASA’ya da iki bilgisayar sattı ve bu kuruluşlar 5 yıldır D-Wave bilgisayarlarını test ediyor. Gerçi bugüne dek kesin sonuç alamayan Google 2014 yılında kendi kuantum bilgisayarını geliştireceğini duyurdu; ama bunun D-Wave’in iflasına yol açtığını sanmayın.
D-Wave’in ilk müşterisi kim biliyor musunuz? Temporal Defense Systems adlı bir siber güvenlik firması ve amacı da kuantum bilgisayarla internetteki şifreleri incelemek 😉 Tabii bunun için koca bilgisayarı satın almayacaklar; çünkü şirkette koyacak yer yok, ama online abonelikle uzaktan kullanacaklar.
İlgili yazı: Evren Bir Simülasyon mu?
Kuantum halkalama nasıl çalışıyor?
Bunun detaylarını ilk kuantum bilgisayar yazımda anlattım. Bu içerikte bizi ilgilendiren yanı, kuantum halkalama bilgisayarlarının bir matematik problemini topografik harita simülasyonu yaparak çözmesi. Belediyenin topografik haritalarını bilirsiniz.
Kentsel dönüşümde ev yapmak için kullanılan bu haritalar araziyi 1 metrelik tümseklere kadar çok detaylı olarak resmeder. Siz de D-Wave kuantum bilgisayarına çözmesi için bir problem verince, bu bilgisayar, verilen problemi, önce analitik geometri kullanarak 3D uzay haritasına dönüştürüyor.
Sonra problemin doğru yanlış bütün çözümlerini haritadaki çukurlar ve tümsekler olarak gösteriyor. Ardından bu engebelerin arasından geçen en kısa yolu buluyor. İşte o rotanın matematik denklemine çevrilmesi de problemin doğru çözümünü sunuyor. Tıpkı farenin labirentte peynir bulması gibi.
D-Wave iş geliştirme müdürü Colin Williams, “Bizim bilgisayarımız gerçekten çalışıyor, hem de piyasada diğer şirketlerden 10 yıl ileride ve hep 10 yıl ileriden gideceğiz!” diyor. Microsoft’un yalancı parçacıklar ile kuantum bilgisayar geliştirmesini de pek gerçekçi bulmayan Williams, “10 yıldan önce bir şey yapmalarının zor olduğunu” ileri sürüyor.
İlgili yazı: Dünya’ya En Çok Benzeyen Gezegen Bulundu
Peki gerçekten çalışıyor mu?
Fizikçiler 2014 yılında yaptıkları araştırmada D-Wave bilgisayarının hiçbir problemi sıradan bilgisayardan hızlı çözmediğini söylediler. Buna göre kuantum halkalama sistemi gözlemcinin kuantum sistemlerini tanımlayan dalga fonksiyonunun çökmesine yol açması yüzünden çalışmıyordu.
Bizzat D-Wave’in yaptığı kuantum bilgisayardan çıktı alma işlemi bilgisayarın kuantum düzeyinde çalışmasını engelliyordu. Makale yazarlarından Matthias Troyer diyor ki “Kuantum halkalamanın en iyi yöntem olduğunu umuyorduk; ama en azından D-Wave mimarisinde yapılan tüm işlemleri aynı hızda klasik bilgisayarda yapabildiğimizi gösterdik. Öyleyse D-Wave sistemi klasik bilgisayar olabilir.”
İlgili yazı: Kuantum internet Gizlilik ve Şifrenizi Nasıl Koruyacak
Bunu nasıl test ederiz?
Kuantum hızlandırma testiyle: Aslında fizikçilerin yapması gereken tek şey D-Wave bilgisayarına sadece kuantum bilgisayarların hızlı çözebileceği bir problem vermek ve bunu gerçekten laptoplardan daha hızlı çözüp çözemediğine bakmak.
Texas Üniversitesi’nden Scott Aaronson ve UC Davis’ten Greg Kuperberg, D-Wave’de kuantum hızlanma görmediklerini, bu yüzden de sıradan laptop gücündeki bir bilgisayara 15 milyon dolar vermenin yersiz olduğunu söylüyor.
Ayrıca D-Wave’in kendini kanıtlamak için yayınladığı kuantum bilgisayar testlerinin de yanıltıcı olduğunu belirtiyorlar. Buna göre D-Wave sadece kendi çip tasarımıyla hızlı çözülecek problemlerle test yaptı ve ortaya klasik bilgisayardan 100 milyon kat hızlı kuantum bilgisayar yaptık iddiası çıktı.
Kuperberg bunu şöyle açıklıyor: “Balon da havayla çalışıyor, uçak da havayla çalışıyor; ama balon, uçak değildir. Dolayısıyla D-Wave’in kuantum çip testleri bu sistemin gerçekten kuantum bilgisayar olarak çalıştığını ve problemleri klasik bilgisayardan daha hızlı çözdüğünü göstermez.”
İlgili yazı: Laptop Boyunda Optik Kuantum Bilgisayar
D-Wave savunması
Bununla birlikte D-Wave şirketi bir süre önce müşterisi Google’ın yardımıyla kendi bilimsel araştırmasını yayınladı ve “Biz sadece kuantum bilgisayarla hızlı çözülecek problemleri test ettik. Bu yüzden bilgisayarımızın gerçekten kuantum bilgisayar olduğunu ve hızlı çalıştığını kanıtladık” dedi.
Sonuç olarak
Henüz gerçekten çalışan bir kuantum bilgisayar yapmamıza en az 10 yıl var. Bu bilgisayarlar çok hassas olmasına karşın kuantum düzeyinde bozulmadan çalışmak zorunda. Şimdilik masaüstü boyunda olmaları şart değil. Oda boyunda olabilirler; çünkü kuantum bilgisayar geliştiren ilk şirket bugün internette kullanılan bütün şifreleri kıracak.
Örneğin, ABD Ulusal Güvenlik Dairesi NSA’in kuantum bilgisayarı olsa Amerikalıların bütün interneti gözetleyip herkesin kişisel verilerine erişmesini kimse engelleyemezdi. Neyse ki Çin’in kuantum internet teknolojisi asla gözetlenemeyen yeni bir internetin önünü açıyor. Ayrıca siber güvenlik uzmanları şimdiden kuantum bilgisayarla kırılamayan yeni ve güçlü şifreler geliştiriyor.
Özetle kuantum bilgisayarların ilk olarak dijital dönüşüm sektöründe ve özellikle de IBM Watson tarzı bilişsel analiz sistemlerinde kullanılacağını söyleyebiliriz. Kuantum bilgisayar büyük veri analizini aşırı hızlandıracak, gerçek zamanlı global analize izin verecek ve nöropazarlama ile dijital pazarlamada yeni bir çağ başlatacak. Peki insan bilinci kuantum bilgisayar mı? Onu da şimdi okuyabilirsiniz.
