Kuantum Bilgisayarı Nedir, Nasıl Çalışır?

veri iletimi için kuantum mekaniğini kullanma ihtiyacından doğan bir cihaz kuantum bilgisayarı.

neden ihtiyaç duyduk böyle bir cihaza?

çok eskiden, yani bilgisayarların ortaya ilk çıktığı zamanlarda, bir bilgisayarın boyutu bir oda boyutundaydı. hâliyle bilgisayarlar günümüzde olduğu kadar kullanışlı değildi. ardından transistör icat edildi ve bilgisayar boyutları küçüldü. transistörler, elektrik devrelerinde bir çeşit anahtarlama görevi görüyor. yani bilginin devreden geçişi ya da geçemeyişi, bu aletlerin kontrolünde.
bir transistörü gittikçe küçültebilirsiniz ki bilim camiası da bunu yaptı. en son atom boyutlarına kadar indi bunların boyutları ama bu durumun ortaya çıkardığı bir sorun vardı: kuantum tünelleme.
tünelleme olayı, bilginin istenen anda geçişini ya da durduruluşunu kontrolden çıkardı diyebiliriz. bu durumda, gittikçe artan işlem gücü ve hız ihtiyacının da klasik fizikteki sınırına gelinmiş oldu. özellikle bilimsel bazı simülasyonlar ya da hesaplamalar oldukça fazla veri ve bilinmeyen içeriyor. bunları klasik bilgisayarlarla yapmak, bir insan ömrünü bile geçebilecek kadar zaman alabilir. dolayısıyla bize yepyeni bir teknoloji gerekiyordu ve aranan kan kuantum dünyasında bulundu.
bunlardan başka bir neden de kuantum bilgisayarların daha güvenli olması. normal bir bilgisayarda bir şifreyi -zaman alsa da- kırma şansı yüksektir ama kuantum bilgisayarda bu zaman, yine bir insan ömrünü geçebilir. üstelik şifre çözmek, sisteme sızmak çok daha zordur. bu da bu bilgisayarları daha güvenli yapar.

kuantum bilgisayarının farkı nedir? nasıl çalışıyor?

bir klasik bilgisayarda bilgiyi taşıyan en küçük birim bittir. sadece 0 veya 1 değerini alabilen bitlerin sayısı, bilginin karmaşıklığı oranında artabilir.
kuantum bilgisayarlar bit değil kübit kullanır. kübitler, kuantum mekaniğinin ilginç bir olayı olan süperpozisyon ilkesiyle çalışırlar. yani aynı anda hem 0 hem de 1 değerini alırlar.
klasik bitlerin 4 tanesi için değerler şöyle olabilir:
0000
0001
0010
0100
1000
1111
1110
vesaire...
geri kalan kombinasyonları da zaten tahmin edebilirsiniz. bunlar toplamda 16 tane ama aynı sayıdaki kübitlerde aynı anda 16 kombinasyonun hepsi bulunur. bilgiye yeni bir kübit eklersek, kombinasyonların sayısı 1 tane artmaz. kübitlerde artış üsteldir. klasik bilgisayarlardaki gibi bir girdiye bir çıktı da vermezler. yine süperpozisyondan kaynaklanan bir çıktılar birleşimi verirler.

bu bilgisayarlar her problemi çözebiliyor mu?

her ne kadar öyle sanılsa da hayır. en azından şu an için böyle bir şey yok. bu bilgisayarlar karmaşık problemleri hızlı yapabilmeleriyle ünlü ama genellikle sadece belirli programları çözebilecek kısıtlı algoritma setlerine sahipler. yani her konuda uzmanlaşmış değiller. dolayısıyla bazı durumlarda klasik bir bilgisayar daha çok işinize yarayabilir.
geleceğin neler getireceği bilinmez ama şu an için bu aletler herkesin evine, ofisine girebilecek, kullanıcı dostu aletler değiller. şimdilik sadece bilimsel bazı problemleri çözmek için kullanılabilir durumdalar. yine de qiskit kullanarak bir kuantum bilgisayarını evinizde simüle edebilirsiniz.