Fiber Optik Kablo ile Foton Kübitleri Göndermek

Önce Kuantum Bit Nedir?

1) Bir bit bilginin temel birimidir. Bu bilgisayarlar ile bilgi temsil etmek için kullanılır. Fiziksel gerçekleştirilmesi ne olursa olsun, bir bit her zaman, bir 0 ya da bir 1 olduğu anlaşılmaktadır. Buna bir benzetme, bir ışık anahtarı – ile 0 temsil kapalı konuma ve 1 temsil pozisyon olduğudur.

Bir kübit ile klasik bit arasında birkaç benzerlik vardır, ancak genel olarak farklıdır. Bir bit gibi, bir kübit iki olası değerler normalde bir 0 veya 1 bit olabilir. Aradaki fark bir bit 0 ya da 1 “olmalı“, bir kübit “olabilir” dir. 0, 1, ya da her ikisinin kuantum süperpozisyonu üst üste olmasıdır. Bu, temel matematik olmaktadır. ( 1 in karekökü) + ( 1 in karekökü) normalde sadece 2 çözümleri 1 +1 ve + -1 -1 olması için düşünülür, ama 0 da bir çözüm ( -1 + 1 ) ve ( + 1 -1 ) edilmektedir. Bu karekök ^ 1 ( 1/2 ) ya da 1 ^ ( 1/32 ), örnek için olan birimin kökleri ve daha sonra kare alma ile dalga fonksiyonu çöken her karekök ile aynı denklemi genişletmektedir.

2) Bildiğiniz üzere, tüm bilgisayarlar verileri ikili sistemde işler ve saklar, yani meşhur 0 ile 1’ler formatında. Ancak qubit’ler iki değeri aynı anda temsil edebiliyor (buna süperpozisyon ya da üstdüşüm de deniyor), bu da kuantum bilgisayarın iki durumu aynı anda test edebileceği anlamına geliyor. Qubit’ler arttıkça bu inanılmaz işlem gücü katlanarak artıyor.

Peki Kuantum Bilgisayarı Nasıl Bir Şey

İşte IBM’in Kuantum Bilgisayarı

50-qubit Kuantum Bilgisayar Böyle Görünüyor

Uzaktan bakıldığında bakırdan yapılmış steampunk temalı bir avize gibi görünen bu cihaz aslında bir kuantum bilgisayar. Alttaki küçük çelik silindirden yukarı tırmanan karmaşık bir tüp ve tel topluluğu… Bu cihaz gerçekten şimdiye dek geliştirilen en sofistike kuantum bilgisayar olma şerefine sahip. İçinde bulunan işlemci 50 kuantum bit’e sahip, yani qubit, bu da çığır açacak bir işlem gücü anlamına geliyor.

Bildiğiniz üzere, tüm bilgisayarlar verileri ikili sistemde işler ve saklar, yani meşhur 0 ile 1’ler formatında. Ancak qubit’ler iki değeri aynı anda temsil edebiliyor (buna süperpozisyon ya da üstdüşüm de deniyor), bu da kuantum bilgisayarın iki durumu aynı anda test edebileceği anlamına geliyor. Qubit’ler arttıkça bu inanılmaz işlem gücü katlanarak artıyor.

IBM geçen Kasım ayında dünyanın ilk 50 qubit kuantum bilgisayarını tanıttı. Bu cihaz dev bir beyaz kasanın içinde, kendini serin tutmak için pompalar çalıştıran, başlatılan görevleri veya algoritmaları yönetmek için bazı geleneksel bilgisayarların da bulunduğu bir laboratuvarda yaşıyor. Bu yıl CES’te şirket, cihazın iç organlarını – telleri ve tüpleri çipe sinyal göndermek için gerekli olan ve sistemi serin tutmak için getirdi – böylece gazeteciler ve katılımcılar nasıl çalıştığını daha iyi anlayabildiler. IBM Araştırma Başkan Yardımcısı Jeffrey Welser‘e göre en büyük zorluk, işlemciyi istenmeyen ‘gürültü’den izole etmek. Burada gürültüden kasıt elektrik, manyetik ve termal parazit – sadece oda sıcaklığı bile tüm makineyi işe yaramaz bir hale getirebiliyor. Bu yüzden kauntum bilgisayarın ısısı neredeyse mutlak soğukluğa kadar indiriliyor.

Şimdilik sadece bilimsel fizik simülasyonları gerçekleştirebilen kuantum bilgisayarlar, bu alanda da hızlı şekilde ilerliyor. Daha önce bir monekülün simulasyonu yaklaşık beş gün sürerken, yeni 50 qubit bilgisayar sayesinde bu süreç dakikalara indirgenebilir. Welser, kuantum bilgisayarların günlük hayatta nasıl kullanılabileceği konusunda hala tam olarak bir fikirleri olmadığını söylüyor.

Fiber Optik Kablo ile Foton Kübitleri Nasıl Gönderildi

Bilim adamları başardık diye duyurdu

NASA’lı bilim insanları, fiber optik bir kablo aracılığıyla foton kübitleri gönderdi. Diğer bir deyişle kuantum ışınlamak, araştırmacılar tarafından ilk kez gerçekleştirildi. Araştırmacılar bu yöntemin veri depolamada devrim yaratabilecek bir internet hizmeti geliştirmekte kullanılabileceğini belirtti.

Bu başarı veri depolama ve bilgi işlemde devrim yaratabilecek bir kuantum internet hizmetini geliştirmek için kullanılabilir. Bilim insanları da bunun yeni bir iletişim çağını başlatacağını iddia ediyor.

Bilim insanları, kübitleri 44 kilometrelik fiber optik ağ üzerinden yüzde 90 aslına uygunluk oranıyla gönderdi. Bu ağ, mevcut internet altyapısı ile uyumlu olacak şekilde halihazırda mevcut ekipmanla inşa edildi.

Kübitler, dijital bilginin kodlanmasındaki “1” ve “0”lar, yani geleneksel bit’ler yerine kuantum bit’leri, yani kübitleri kullanarak çalışıyor.

Bu kuantum bit’leri, süperpozisyon durumunda olarak aynı anda hem “1” hem de “0” gibi işleme girebiliyor. Dolayısıyla, bilgisayara eklenen her yeni kübit, makinenin etkinliğini doğrusal değil üstel olarak artırıyor.

Dolayısıyla kuantum ışınlama, kuantum durumlarının bir konumdan diğerine aktarımı oluyor. Bu aktarım, biriyle paylaşılan bilginin diğeriyle de tam olarak aynı anda paylaşılacağı şekilde, iki parçacığın birbirine bağlandığı kuantum dolaşıklığı kullanılarak yapıldı.

Bunun nedeni parçacıkların tam konumlarının, momentumlarının ve dönüşlerinin parçacık ölçülene kadar belirlenemediği olasılık durumlarında var olması.

Fotonlar da bu şekilde davranır, nasıl ölçüldüklerine bağlı olarak bir dalga veya parçacık haline gelir.

Fermilab’daki Kuantum Bilim Programı Başkanı Panagiotis Spentzouris, Motherboard’a verdiği demeçte, “Bu tür araştırmalar için sınırları zorlamak ve hem kuantum iletişimini hem de kuantum ağlarını gerçek hayatta uygulama yolunda, temel fizik fikirlerini test etme yolunda önemli adımlar atmak istedik” diye belirtti. 

Caltech’te Shang-Yi Ch’en Fizik Profesörü Maria Spiropulu, “Sosyal medyada insanlar (elbette şaka olarak) bir kuantum internet sağlayıcısına başvurmaları gerekip gerekmediğini soruyorlar. (Çok) daha fazla AR-GE çalışmasına ihtiyacımız var” dedi.

EN GÜÇLÜ SÜPER BİLGİSAYARDAN 100 TRİLYON KAT DAHA HIZLI

Kuantum bilgisayarlar, dünyanın en güçlü süper bilgisayarından yaklaşık 100 trilyon kat daha hızlı hesaplama kapasitesine sahip. Google’ın yanı sıra Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden ekipler, iki farklı yöntem kullanarak bu tip başarılara ulaşmayı başardı.

Spentzouris, ABD Enerji Bakanlığı’nın yakın zaman önce Şikago’da ulusal kuantum interneti için bir plan açıkladığını ve bilim insanlarının ulaştığı noktanın “Şikago bölgesi metropol kuantum ağının inşası için temel oluşturabileceğini” söyledi.

Araştırma Fermilab, AT&T, Caltech, Harvard Üniversitesi, NASA Jet İtki Laboratuvarı ve Calgary Üniversitesi’nden araştırmacıların imzasıyla PRX Quantum’da yayımlandı.

Profesör Spiropulu “Sürdürülebilir, yüksek performanslı ve ölçeklenebilir kuantum ışınlama sistemlerinde bu dönüm noktasına ulaştığımız için çok gururluyuz. 2021’in ikinci çeyreğine kadar tamamlamayı beklediğimiz sistem yükseltmeleriyle sonuçlar daha da geliştirilecek” dedi.

quantum-computer-large.jpg

Kuantum ışınlama, yani fiber optik bir kablo aracılığıyla foton kübitleri göndermek, araştırmacılar tarafından ilk kez örnekle gösterildi. Bu başarı veri depolama ve bilgi işlemde devrim yaratabilecek bir kuantum internet hizmetini geliştirmek için kullanılabilir. Bilim insanları da bunun yeni bir iletişim çağını başlatacağını iddia ediyor.

Independent Türkçe‘de yer alan habere göre, bilim insanları, kübitleri 44 kilometrelik fiber optik ağ üzerinden yüzde 90 aslına uygunluk oranıyla gönderdi. Bu ağ, mevcut internet altyapısı ile uyumlu olacak şekilde halihazırda mevcut ekipmanla inşa edildi.

Kübitler, dijital bilginin kodlanmasındaki “1” ve “0”lar, yani geleneksel bit’ler yerine kuantum bit’leri, yani kübitleri kullanarak çalışıyor.

Bu kuantum bit’leri, süperpozisyon durumunda olarak aynı anda hem “1” hem de “0” gibi işleme girebiliyor. Dolayısıyla, bilgisayara eklenen her yeni kübit, makinenin etkinliğini doğrusal değil üstel olarak artırıyor.

Dolayısıyla kuantum ışınlama, kuantum durumlarının bir konumdan diğerine aktarımı oluyor. Bu aktarım, biriyle paylaşılan bilginin diğeriyle de tam olarak aynı anda paylaşılacağı şekilde, iki parçacığın birbirine bağlandığı kuantum dolaşıklığı kullanılarak yapıldı.

Bunun nedeni parçacıkların tam konumlarının, momentumlarının ve dönüşlerinin parçacık ölçülene kadar belirlenemediği olasılık durumlarında var olması.

Fotonlar da bu şekilde davranır, nasıl ölçüldüklerine bağlı olarak bir dalga veya parçacık haline gelir.

Fermilab’daki Kuantum Bilim Programı Başkanı Panagiotis Spentzouris, Motherboard’a verdiği demeçte şu ifadeleri kullandı:

Bu tür araştırmalar için sınırları zorlamak ve hem kuantum iletişimini hem de kuantum ağlarını gerçek hayatta uygulama yolunda, temel fizik fikirlerini test etme yolunda önemli adımlar atmak istedik.

Caltech’te Shang-Yi Ch’en Fizik Profesörü Maria Spiropulu da şöyle dedi: 

“Sosyal medyada insanlar (elbette şaka olarak) bir kuantum internet sağlayıcısına başvurmaları gerekip gerekmediğini soruyorlar. (Çok) daha fazla AR-GE çalışmasına ihtiyacımız var.”

Kuantum bilgisayarlar, dünyanın en güçlü süper bilgisayarından yaklaşık 100 trilyon kat daha hızlı hesaplama kapasitesine sahip. Google’ın yanı sıra Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden ekipler, iki farklı yöntem kullanarak bu tip başarılara ulaşmayı başardı.

Spentzouris, ABD Enerji Bakanlığı’nın yakın zaman önce Şikago’da ulusal kuantum interneti için bir plan açıkladığını ve bilim insanlarının ulaştığı noktanın “Şikago bölgesi metropol kuantum ağının inşası için temel oluşturabileceğini” söyledi.

Araştırma Fermilab, AT&T, Caltech, Harvard Üniversitesi, NASA Jet İtki Laboratuvarı ve Calgary Üniversitesi’nden araştırmacıların imzasıyla PRX Quantum’da yayımlandı.

Profesör Spiropulu “Sürdürülebilir, yüksek performanslı ve ölçeklenebilir kuantum ışınlama sistemlerinde bu dönüm noktasına ulaştığımız için çok gururluyuz. 2021’in ikinci çeyreğine kadar tamamlamayı beklediğimiz sistem yükseltmeleriyle sonuçlar daha da geliştirilecek” dedi.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.