Kuantum Hesaplama – Bilgi İşlemin Daha Hızlı Geleceği

Bilgisayarlar son yıllarda hayatımızın önemli bir parçası haline geldi; herhangi bir sektörde, ister eğitim ister uzay bilimi gösterimi olsun, bilgisayarlar her yerde kullanılmaktadır ve günümüzde onlarsız herhangi bir iş yapmak imkansızdır. Yani bilgisayarlar icat edildiğinden beri boyutları küçüldü ve kapasiteleri arttı. Örneğin 2010 yılında 1 GB olan akıllı telefonunuzdaki çipin artık 1 terabayt boyutunda olduğunu fark etmişsinizdir. Sonuç olarak, teknolojinin ne kadar hızlı geliştiğini görebilirsiniz.
Bilgisayarlar zamanla daha güçlü hale gelmesine rağmen bugün kullandığınız bilgisayarlarda hala bilgisayar ve güç tüketimi gibi bazı kısıtlamalar bulunmaktadır. Bu, tanıtılacak yeni bilgi işlem yollarının kapılarını açar.

Kuantum Hesaplama Nedir?

Kuantum hesaplama, hesaplamalar yapmak için süperpozisyon ve dolaşma gibi kuantum fenomenlerini kullanan bir bilgi işlem türüdür. Herhangi bir kaynaktan gelen verileri kolayca sorgulama, izleme, analiz etme ve bunlara göre hareket etme yeteneği nedeniyle, bu fantastik teknoloji trendi aynı zamanda koronavirüsün yayılmasını önleme ve uygulanabilir aşılar geliştirme ile de ilgilidir. Bankacılık ve finans, kredi riskini, yüksek frekanslı ticareti ve dolandırıcılık tespitini kontrol etmek için kuantum hesaplamanın kullanıldığı başka bir endüstridir.

Kuantum Bilgisayar – 0'lar ve 1 için farklı bir yaklaşım

Mevcut dizüstü veya bilgisayarınızda 'bit', verilerin makine dili kullanılarak sıfır ve bir ikili sayılar veya ikili sayılar biçiminde depolandığı hesaplama için kullanılır (Makine dili, yalnızca iki basamağı olan ikili kodda yazılır 0 ve 1 çünkü bilgisayar sadece ikili sinyali yani 0 ve 1'i ve bilgisayarın devresini yani ikili koddaki devreyi anlar çünkü bilgisayar sadece ikili sinyali anlar yani 0 ve 1 ve ikili koddaki devre çünkü onu tanır ve dönüştürür 0'ın kapalı olduğunu ve 1'in açık olduğunu gösteren elektrik darbelerine.
Bilgisayar için herhangi bir yazılım oluşturulur, daha sonra makine diline dönüştürülür ve işlemciniz herhangi bir yazılımı renklendirdiğinde, tüm işlemleri gerçekleştirmek için bu makine dilini kullanır.

Kuantum Bilgisayarı: Kuantum hesaplamanın temel teorisi bir atoma dayanır, fikir, 0(sıfır)s ve 1(Bir)s'ye karar vermek için bir Atom'u mikro hesap makinesi olarak kullanmayı içerir.

Herhangi bir atom fiziğe göre doğal olarak döner ve bu dönüş yukarı ve aşağı, yani yukarı ve aşağı dönüş olabilir. Dijital teknolojiye bakarsak her şey 0 ve 1 şeklinde tutuluyor yani atomun yukarı dönüşü 1, aşağı dönüşü 0 olabilir ama atomik spin tespit edilirse 0 olacak. aynı anda hem üst hem de alt tarafta olabilir, bu yüzden tipik bir bilgisayardaki bit ile aynı olmadığı için Qubit olarak adlandırılır. Kübitler olarak da bilinen kuantum bitleri, bitlerdeki bilgilerin 0 veya 1 şeklini alabilmesi, kübitlerdeki bilgilerin ise 0 veya 1 şeklini alabilmesi bakımından bitlerden farklıdır. 0 veya 1 değerinde.

Dolayısıyla, karmaşık hesaplamalarımızı hesaplamak ve çözmek için Kuantum Temellerini içeren bir bilgisayar, Kuantum Bilgisayarı olur.

40 kübik kuantum bilgisayarının, günümüzün süper bilgisayarlarına benzer bir hesaplama kapasitesine ve günümüzün süper bilgisayarlarından çok daha hızlı veri hesaplama yeteneğine sahip olduğu bildiriliyor.

Süper bilgisayarlarımız artık en son sorunlarımız için yeterince süper değil

Şimdiye kadar çoğu sorunu çözmek için süper bilgisayarlara güvendik. Bunlar, binlerce CPU ve GPU çekirdeğine sahip son derece güçlü geleneksel bilgisayarlardır. Öte yandan süper bilgisayarlar, ilk bakışta basit görünen belirli türdeki sorunların üstesinden gelmekte pek usta değiller. Bu nedenle kuantum bilgisayarlara ihtiyaç duyulmaktadır.
örneğin : Şu senaryoyu düşünün: Bir akşam yemeğine on titiz kişiyi oturtmanız gerekiyor ve akla gelebilecek tüm kombinasyonlardan sadece bir tane mükemmel oturma planı var. En iyisine karar vermeden önce kaç farklı kombinasyon denemeniz gerekir?
N faktöriyel formülü kullanarak sadece 10 kişi için 3.628.800 yani 3 Milyon kombinasyon olur.
Dolayısıyla, bu tür problemlerin daha büyük bir versiyonunu başlatırsak, daha güvenilir ve uygun maliyetli bir çözüme ihtiyaç vardır.

Ayrıca süper bilgisayarlar, gerçek dünya durumlarının sayısız kombinasyonunu ele alacak çalışma belleğinden yoksundur, bu tür problemlerin daha büyük versiyonları en güçlü süper bilgisayarlarımızı bile karıştırır.
Her bir kombinasyonun süper bilgisayarlar tarafından tek tek analiz edilmesi gerekiyor ve bu uzun zaman alabiliyor.

Kuantum bilgisayarlar daha hızlı

Kuantum bilgisayarlar, kuantum bilgisayarların yarattığı devasa çok boyutlu uzaylarda bu muazzam sorunları temsil edebilir. Bu, geleneksel süper bilgisayarların yapamadığı bir şeydir.

Kuantum dalga girişim algoritmaları daha sonra bu alandaki çözümleri bulmak ve bunları tekrar kullanılabilir ve anlaşılır biçimlere dönüştürmek için kullanılır.

Grover'ın araştırması , bu ilkeleri kullanan umut verici bir kuantum algoritmasıdır. N listesinden bir öğeyi bulmanız gerektiğini varsayalım. Geleneksel bir bilgisayarda, ortalama N/2 öğeyi kontrol etmeniz gerekir ve en kötü durumda, tüm N öğelerini kontrol etmeniz gerekir.
Bir kuantum bilgisayarda, Grover'ın araması , öğeyi kabaca N tanesini kontrol ettikten sonra bulur. Bu, işlem hızında ve zaman tasarrufunda önemli bir gelişme sağlar. Örneğin, bir trilyonluk listeden bir öğeyi bulmanız gerektiğini ve her öğenin kontrol edilmesinin bir mikrosaniye sürdüğünü varsayalım:
Bu şekilde, geleneksel bir bilgisayar yaklaşık bir hafta sürecektir.
Bir kuantum bilgisayarın bunu tamamlaması yaklaşık 1 saniye sürecektir.
Bu yüzden Optimizasyon Sorunları için harikadırlar.

Kuantum bilgisayarlar veri güvenliği ortamını değiştirecek. Kuantum bilgisayarların günümüzün şifreleme şemalarının çoğunu kırabilecek olmasına rağmen, hack korumalı alternatifler geliştirmeleri bekleniyor.

Google'ın kuantum bilgisayarı “Sycamore”, dünyanın en güçlü bilgisayarında 10.000 yıl sürecek bir hesaplamayı dört dakikadan (200sn) daha kısa sürede tamamladı. Bu, daha iyi ilaçlar üretebilecek, daha akıllı yapay zeka geliştirebilecek ve kozmik gizemleri çözebilecek, dünyanın ilk tam olarak çalışan kuantum bilgisayarının başlangıcıdır.

Boyut önemlidir

Kuantum bilgisayarlar, hesaplama yeteneği açısından muazzam olma potansiyeline sahiptir. Gerçekte, şu anda bir dolap boyutunda bir kontrol kutusuyla birlikte bir ev tipi buzdolabı boyutundalar.

Kuantum bitleri veya kübitler (CUE-bitleri), bitlerin kuantum biçiminde bilgi depolamak için geleneksel bir bilgisayarda kullanıldığı şekilde kullanılır.

Advanced Techs kombinasyonlarının uygulanması

Süper Akışkanlar: Süper iletkenleri soğutmak için süper akışkanlar kullanıldı. Bu süperiletkenleri, fiziğin izin verdiği teorik olarak en düşük sıcaklık olan mutlak sıfırın üzerinde bir santigrat derecenin yüzde birine soğuturuz.

Süperiletkenler : Elektronlar süperiletkenlerden geçerken, Josephson bağlantısı olarak bilinen bir kuantum tünelinden geçen Cooper çiftlerini oluştururlar.

Kontrol: Süper iletken olan bir kübit. Kübitin davranışını düzenleyebilir ve fotonları ateşleyerek bilgiyi tutmasını, değiştirmesini ve okumasını sağlayabiliriz.

Süperpozisyon: Bir kübit, tek başına özellikle yararlı değildir. Bununla birlikte, birçoğunu yaratarak ve onları süperpozisyon olarak bilinen bir durumda birleştirerek büyük hesaplama uzayları oluşturabiliriz. Daha sonra bu alandaki karmaşık sorunları ifade etmek için programlanabilir kapıları kullanırız.

Dolanıklık : Kuantum dolaşıklık, kübitlerin rastgele davranışlarına rağmen tamamen bağlı kalmalarına izin verir. Kuantum dolaşıklığından yararlanan kuantum algoritmaları kullanılarak belirli karmaşık sorunlar daha verimli ve hızlı bir şekilde ele alınabilir.