Google'ın dünyayı değiştirecek keşfi: Kuantum üstünlüğü nedir?

Kuantum üstünlüğünün öncüsü Sycamore bilgisayarı nasıl çalışıyor? İşte yanıtı

Sycamore'un 53 kubitlik yongası (Google)

Bilim insanları en sonunda kuantum üstünlüğüne ulaştıklarını ilan etti. Bu, endüstri için dünyayı değiştirebilecek bir dönüm noktası.

Ancak bu ilan bir yandan da kafa karışıklıklarını ve tartışmaları beraberinde getirdi. Kuantum bilgisayarlar dünyaya derin ve yeni bir bilgi işleme gücü sunsa da, bunu nasıl yaptığını hem anlamak hem de değerlendirmek son derece karmaşık bir iş.

Bu önemli başarı, uzun süredir devam eden söylentilere konu olan ve en sonunda saygın hakemli bilim dergisi Nature'de yayımlanan makaleyle aydınlığa kavuştu. Böylece tüm dünya nihayet Google’ın "kuantum üstünlüğü"yle ne kastettiğini tüm boyutlarıyla inceleme imkanına kavuştu: İddia ne kadar sağlam ve bundan sonra neler olacak?

İşte söz konusu buluşla ilgili bilmeniz gereken her şey...

Kuantum üstünlüğü nedir?

İlk olarak 2012'de ortaya atılan bu ifade çok spesifik ama tanımlamak için biraz karmaşık olan bir konuya referans veriyor. Kuantum üstünlüğü, bir kuantum bilgisayarın klasik bilgisayarların yapmasının mümkün olmadığı bir işlemi başardığı ana deniyor.

Bu noktaya ulaşmak, bilim insanlarının onlarca yıldır dile getirdiği bir iddiayı kanıtlayacağı için önemliydi: Verileri işlemenin tamamen yeni ve çok gelişkin bir yöntemine imkan sağlayacak, yepyeni bir bilgisayar türü üretilebilir. Bu da zamanı geldiğinde dünyayı değiştirebilir.

Ancak bunun sadece bir kilometre taşı olduğunu unutmamak önemli: Gerçek yolculuk daha yeni başlıyor ve daha yapılması gereken muazzam miktarda çok şey var. Kuantum üstünlüğüne ulaşma ihtimali, nihai hedef olduğu için değil, gerçekten kullanılabilir kuantum bilgisayarlar üretme süreci için ifade ettikleriyle bilim insanlarını heyecanlandırıyor.

Bu söz öbeği, aynı zamanda pek çok sebeple eleştiriliyor. Eleştiren araştırmacıların arasında ifadeyi ilk kullanan John Preskill de yer alıyor. Preskill bu kavramın, kuantum bilgisayarları kavrayışımıza gereksiz bir heyecan katabileceğini ve "beyaz üstünlüğünün" talihsiz bir yankısı olabileceğini belirtiyor.

Dahası, bu denemenin önemi de tartışma konusu. Bu kısmen, kuantum üstünlüğüne tam olarak ne zaman ulaşıldığını söylemenin zorluğundan kaynaklanıyor. Zira araştırmacılar, yapılması gereken herhangi bir işlemin, aslında başından beri klasik bir bilgisayarda da tamamlanabileceğini keşfedebilir.

 

 

Kuantum bilgi işlemi nasıl çalışır?

Bir kuantum bilgisayarın nasıl çalıştığını anlamak için öncelikle mevcut bilgisayarların nasıl çalıştığını anlamak gerekiyor. Cebinizdeki akıllı telefondan masanızdaki bilgisayara (bilgisayarların kullanıldığı diğer tüm yerlerde de) klasik bilgi işleme yaklaşımı kullanılıyor. Bu yaklaşım yıllardır işini sağlam yapıyor ancak kuantum bilgisayarlar, bunların yerini almazsa bile boy ölçüşebilir.

Klasik bir bilgisayarın hafızasındaki her şey bir dizi "bit"le ifade ediliyor ve bu da ikili sayı sistemiyle çalışıyor. Bitler 1 ya da 0, yani ya açık ya da kapalı olabiliyor. Her gün kullandığımız bilgisayarlarda bu "bit"ler, engin ve karmaşık bilgi işleme sistemlerinde birleşiyor, diziliyor ve bu dizinin temsil ettiği veriler analiz ediliyor.

Bir kuantum bilgisayarsa "bit"ler yerine "kubit"lerle çalışıyor. Kubit sadece açık ya da kapalı olan ikili bir sistemi değil, bir dizi farklı ara durumu da kapsayan farklı değerler taşıyabiliyor. Bilim insanları, kuantum mekaniğinde tanımlanan, alışılmışın dışındaki fiziksel davranışları kullanarak daha karmaşık ve böylece daha güçlü seviyede çalışan kuantum bilgisayarları üretebilir.

Tıpkı klasik bir bilgisayardaki gibi kubitler de bir sistemde toplanabiliyor ve işlemleri gerçekleştirmek için kullanılabiliyor. Kuantum bilgisayarlar; bir araya geldiklerinde kuantum devrelerini ortaya çıkaran bir dizi kuantum mantık kapısından oluşuyor.

Anlaşılması neredeyse imkansız ve çok daha uzun bir açıklaması da bulunan bir dizi süreç sonucunda, bu çeşitli garip fiziksel olaylardan yararlanan ve bunları işlemleri yürütmek için kullanan kuantum bilgisayarlara ulaşıyoruz.

Teorik çerçevede kuantum bilgisayarların ve onların getirdiği yepyeni yaklaşımın, bilim insanlarına bu işlemleri yeni yöntemlerle ve çok daha hızlı yapmasına imkan tanıması gerekiyor. Bu da bizi kuantum üstünlüğüne ve onun ardından gelecek başka birçok olanağa götürüyor.

Google'ın kuantum bilgisayarı "Sycamore" nedir?

Google bunun üzerine çalışan tek şirket değil. Ancak büyük başarısı, bu karmaşıklığı, işleyen bir kuantum bilgisayara dönüştürmesinde yatıyor. Başarıya ulaşan yonga (çip), Google’ın ilk denemesi değildi; yapılması çok muhtemeldi ve belki de zaten kullanılıyordu. Ancak kuantum bilgi işleminde muhtemelen ilk büyük dönüm noktası olduğu için, tarihe de geçecek.

fazla oku

Bu bölüm, konuyla ilgili referans noktalarını içerir. (Related Nodes field)

Sycamore yongası, 54-kubitlik bir işlemci. Görece sınırlı olması, bu başarının pratikte kullanışlı olmamasının pek çok nedeninden biri. Araştırmacılar, onu gerçek bir teste tabi tutup kuantum bilgi işlemine dair hayallerinin gerçekleşip gerçekleşmeyeceğini görmeden önce 100 ve hatta 200 kubitlik sistemler geliştirmek istiyor.

Buluşu önemli kılansa bilgisayarları oluşturan mantık kapılarının yüksek güvenilirliğe ve hıza sahip olması. Bilim insanları bu sistemin çalıştığı hassasiyeti ön plana çıkarıyor; Google'ın böyle bir duyuru yapabilmesine imkan tanıyan da bu.

Kuantum üstünlüğü kanıtlamak için gerçekleştirilen işlemin gerçek çıktısı görece basit: Sadece rastgele sayılar oluşturuyor. Aslında böyle bir başarıyı sağlayan, arka plandaki işleyiş oldu. Kullanılan algoritmanın klasik bilgisayarda benzer bir çıktıya ulaşması binlerce yıl alabilecekken, Google'ın Sycamore bilgisayarında sadece 200 saniye sürdü.

 

 

*İçerik orijinal haline bağlı kalınarak çevrilmiştir. Independent Türkçe’nin editöryal politikasını yansıtmayabilir.

https://www.independent.co.uk/life-style

Independent Türkçe için çeviren: Umut Can Yıldız

© The Independent

DAHA FAZLA HABER OKU