Günlük yaşamda kullandığımız bilgisayarlar , cep telefonları bütün işlemlerini "1" ya da "0" değerlerinden biri olan bitlerle yapar. Kuantum bilgisayarlar ise Qubit -Kübit (Kuantum biti) olarak adlandırılan kuantum sistemlerini kullanır. Örneğin klasik bilgisayarlar labirent çıkışını bulabilmek için tüm yolları sonuca ulaşana kadar (çıkışı bulana kadar ) deneme yanılma yöntemiyle test eder. Kuantum bilgisayarlar ise labirentteki tüm yolları tek tek denemek yerine bütün yolları aynı anda görebilir.
Kübit Oluşturalım
Elektronlar mıknatıs özeliği (spin) gösterir ve manyetik alanı mevcuttur. Mevcut manyetik alana sahip elektronlar, manyetik bir alana maruz kaldığında manyetik kuvvetin tesiriyle bu alan doğrultusunda yer değiştirir.
Spin Up ve Spin Down
Kuantum mekaniği ve parçacık fiziğinde kullanılan terimlerdir ve bir parçacığın özellikle de elektronların sahip olduğu özellikleri tanımlar. Bu kavramlar, parçacıkların içsel açısal momentumu olan spin ile ilgilidir.
Spin Up (Yukarı Spin): Bir elektronun spininin yukarı yönde olduğunu belirtir. Bu, elektronun manyetik momentinin belirli bir yönde olduğunu gösterir. Spin up, bir parçacığın z ekseni boyunca manyetik alanla aynı yönde hizalanmış olduğunu ifade eder. Kuantum mekaniğinde, bu durum genellikle "spin +1/2" olarak tanımlanır.
Spin Down (Aşağı Spin): Bir elektronun spininin aşağı yönde olduğunu belirtir. Bu, elektronun manyetik momentinin z ekseni boyunca manyetik alanın ters yönünde hizalanmış olduğunu gösterir. Kuantum mekaniğinde, bu durum genellikle "spin -1/2" olarak tanımlanır.
Spin up ve spin down, elektronların magnetik alanlarla olan etkileşimlerini anlamak ve açıklamak için kritik öneme sahiptir. Bu kavramlar, özellikle manyetik rezonans görüntüleme (MRI), kuantum bilgisayarlar ve çeşitli diğer teknolojilerin temelini oluşturur.
Spin up için elektron durum "1" , Spin down için elektron durum "0" kabul edildiğinde aynı klasik bitlerdeki gibi kuantum bitlerini tanımlayabiliriz. Yalnız burada farklı bir durumdan söz etmek gerekir. Kuantum süperpozisyon olarak adlandırılan ölçümden önceki elektronun durumu
"1" ve "0" yani spin up ve spin down değerlerinin hangisinde olduğu yüzdelik olarak gösterilebilir. Elektronu ölçmek istediğimizde ise sadece spin up veya spin down durumlarından birinde bulunacaktır.
Kübit ve Klasik Bit Veri Karşılaştırma
Öncelikle klasik bit "00", "01", "10" ,"11" klasik iki bit ile oluşturulmuş dört adet sayıdır. Kodlamada hangi sayının kullanıldığını anlamamız için iki adet bit ve bunların bulunduğu durumu bilmemiz yeterlidir.
Kuantum bilgisayarlarında ise 2 üssü N kadar veriye ihtiyacımız olacak. "N" burada etkileşime giren elektron sayısıdır. Yukarıda mevcut resimde ikili elektron etkileşiminin hangisinde olduğunu anlamamız için bu dört veriyi bilmemiz gerekir. Klasik sistemdeki bitlerde bu yalnızca iki idi.
Peki üç elektronlu bir sistemde 2 üssü 3 den (2*2*2=8) sekiz adet veri anlamına geliyor. N sayısının yüzleri, binleri geçtiği durumlardaki veri büyüklüğünü hayal edin. Kısaca kuantum bilgisayarda yüz adet kübit ile oluşturulan bu veriyi oluşturmak için klasik bilgisayarlarda 1.267.650.600.228.229.401.496.703.205.376 adet bit gerekiyor.
(2 üssü 100= 1.267.650.600.228.229.401.496.703.205.376 adet veri) .
Sonuç olarak kuantum bilgisayarlar, klasik bilgisayarların çözemediği çok fazla basamaklı sayıları asal çarpanlarına ayırma ve benzeri özel işlemleri çok kısa sürede başarabilir . Bu tür işlemler için "hızlıdır" diyebiliriz. "Klasik bilgisayarların yerini alabilir mi" sorusuna en güzel cevabı zaman verecektir. Şimdilik bu mümkün görünmüyor.
Comments