Kuantum Bilgisayarlar
Doç. Dr. Haluk Berkmen
Önümüzdeki yıllarda bilgisayar tekniğinde büyük aşamalar beklenmektedir. Bilgisayarların bir problemi çözmeleri için gereken zaman inanılmaz derecede kısalacaktır. Bu devrime bir “Kuantum Sıçraması” denebilir, zira yeni bilgisayarlar Kuantum kuramının mantığıyla çalışacaklardır. Günümüzde kullanılan bilgisayarlarda sadece 0 veya 1 ikili seçeneği bulunur. Yani bir devreden ya akım geçer (1 durumu) veya geçmez (0 durumu). Bir kapı ya açıktır (1 durumu) veya kapalıdır (0 durumu). Bilgisayarın hesap birimine “bit” adı verilir. Her bit ya sıfırdır veya birdir. Üçüncü bir seçenek yoktur. Alttaki resimde solda bir klasik “bit” görülüyor. Bu iki seçenekten dolayı bilgisayarların mantığı Aristo mantığıdır. Aristo mantığından dün yayınladığım “İkili Mantığın Sorunları” başlıklı yazımda söz ettim ve ikili mantığın kısıtlayıcı olduğunu söyledim. Aristo mantığının sorunlarını Kuantum kuramının mantığı olan Hem-Hem mantığının çözeceğini de belirttim.
Kuantum kuramının Hem-Hem mantığı artık bir ütopya (hayal ve alay konusu bir zan) olmayıp, Kuantum bilgisayarlarda uygulanmaya başlanmıştır. Kuantum bilgisayarlarda “bit” yerine “Kuantum bit” sözlerinden türetilmiş “Qubit” kullanılıyor. Bir Qubit hem sıfır hem bir olabilir. Alttaki grafikte % 30 0 ve % 70 1 olan bir Qubit görülüyor. Qubit hem 0 hem 1’in “süperpozisyonu”, yani girişim durumudur. Qubitler sayesinde çok sayıda işlem bir anda ve birlikte yapılabilir. 1 Qubit ile 2 işlem, 2 Qubit ile 4 işlem ve N sayıda Qubit ile 2 üzeri N işlem ‘aynı anda’ yapılabilir. Bu özelliği altta hem sayısal olarak hem de grafik olarak görüyoruz. Qubit sayısı arttıkça aynı anda yapılabilecek işlem sayısı üstel olarak artıyor. Örneğin bir problemi çözmek için 512 işlem gerekiyorsa, aynı problem çok daha kısa zamanda 9 Qubit ile çözülebilir. İşlem sayısı arttıkça günümüzün bilgisayarlarında çözüme ulaşmak için uzun zaman gerekiyor. Örneğin, 2 üzeri 100 işlem gerektiren bir problemi günümüzün Aristo mantığı ile çalışan bir bilgisayar, saniyede 1 milyon işlem yapmak şartıyla, ancak 30 milyar yılda çözebilir. Bu süre evrenimizin yaşı olan 13,5 milyar yılın iki katından fazladır. Oysaki aynı problemi bir Kuantum bilgisayarı birkaç dakikada çözebilir. Bunun için de 100 Qubit içeren bir bilgisayar yeterlidir. IBM şirketi 50 Qubit içeren bir bilgisayarı 2017 yılında imal etmiştir. Kuantum bilgisayarlar mutlak sıfıra yakın, -273 derecede çalıştıklarından evlerimizde onlara sahip olamayacağız. Ama belirli merkezde bulunanları internet aracılığıyla kullanabileceğiz.
Hem-Hem mantığının Kuantum kuramındaki uygulamasını “Schrödinger’in kedisi” düşünce deneyinde görüyoruz. Bu deneyde kapalı bir kutu içinde bir radyoaktif madde bir zehirli gaz içeren şişe ve bir canlı kedi bulunuyor. Radyoaktif madde ani ve bilinmeyen bir anda bir parçacık salınca, bir düzenek şişeyi kırıyor ve zehirli gaz kediyi öldürüyor. Normal şartlarda, Aristo mantığına göre kapalı kutu içindeki kedi ya canlı veya ölü durumdadır. Bu iki seçenekten hangisinin olduğunu gözlemedikçe kesinlikle kedinin canlı veya ölü olduğunu iddia edemeyiz. Zira Kuantum kuramına göre olayda belirsizlik vardır. Şu halde kedi hem canlı hem ölüdür. Bu durumu alttaki resmin en sağında görüyoruz. Deney makro dünyada yapıldığına göre, Kuantum mantığı makro dünyada da geçerli olmaktadır. Kapalı kutunun kapağı açılıp kedinin durumu gözlemlendiğinde, kedinin ya öldüğü veya canlı kaldığı ortaya çıkacaktır. Şu halde gözlem yapmadıkça hem-hem mantığı, gözlem yapınca ya-veya mantığı geçerlidir. Kuantum bilgisayarlarda Qubit’lerle hesap yaparken gözlem yapılamıyor. Bilgisayarın çalıştığı süre boyunca durum belirsizdir. Bilgisayar işlemini tamamladığında, belirsizlik ortadan kalkar ve aranan sonuca ulaşılmış olunur.
