Kuantum Hesaplama (quantum computing)

Kuantum hesaplama, hesaplamayı gerçekleştirmek için süperpozisyon ve dolaşma gibi kuantum mekanik olayların kullanılmasıdır. Kuantum hesaplaması yapan bilgisayarlar, kuantum bilgisayarlar olarak bilinir. Kuantum bilgisayarların, RSA şifrelemesinin altında yatan tamsayı çarpanlara ayırma gibi klasik hesaplama problemlerini klasik bilgisayarlardan çok daha hızlı çözebileceğine inanılmaktadır. Kuantum hesaplama çalışması, kuantum bilgi biliminin bir alt alanıdır. (RSA: Rivest – Shamir – Adleman; ilk açık anahtarlı şifreleme sistemlerinden biridir ve güvenli veri aktarımı için yaygın olarak kullanılmaktadır.)

Kuantum hesaplama, fizikçi Paul Beni-off'un, Turing makinesinin (Alan Turing, 1936) kuantum mekanik bir modelini önerdiği 1980'lerin başında başladı. Richard Feynman ve Yuri Manin daha sonra kuantum bir bilgisayarın klasik bir bilgisayarın yapamayacağı şeyleri taklit etme potansiyeline sahip olduğunu öne sürdüler.

1994'te Peter Shor, RSA şifreli iletişimlerin şifresini çözme potansiyeline sahip tam sayıları çarpanlarına ayırmak için bir kuantum algoritması geliştirdi. 1990'ların sonlarından bu yana devam eden deneysel ilerlemeye rağmen, çoğu araştırmacı ‘hataya dayanıklı’ kuantum hesaplamanın oldukça uzak bir rüya olduğuna inanmaktadır.

23 Ekim 2019'da Google AI, ABD Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi (NASA) ile ortaklaşa, kuantum üstünlüğüne ulaştığını iddia ettikleri bir bildiri yayınladı. Bazıları bu iddiayı tartışmış olsa da, kuantum hesaplama tarihinde hala önemli bir kilometre taşıdır.

Kuantum hesaplama kuantum devreleri ile modellenmiştir. Kuantum devreleri kuantum bitine veya kubite dayanır. Kübitler 1 veya 0 kuantum halde veya 1 ve 0 durumlarının bir süperpozisyonu olabilir. Bununla birlikte, kubitler ölçüldüğünde sonuç daima 0 veya 1'dir; bu iki sonucun olasılıkları, ölçümden hemen önce oldukları kuantum duruma bağlıdır. Hesaplama, kübitlerin klasik mantık kapılarına (logic gates) biraz benzeyen kuantum mantık kapıları ile manipüle edilmesiyle gerçekleştirilir.

Bir kuantum bilgisayarı fiziksel olarak uygulamaya yönelik iki ana yaklaşım vardır: analog ve dijital. Analog yaklaşımlar ayrıca kuantum simülasyonu, kuantum annealing ve adyabatik kuantum hesaplamasına ayrılır. Dijital kuantum bilgisayarlar, hesaplama yapmak için kuantum mantık kapılarını kullanır. Her iki yaklaşım da kuantum bitleri veya kübitler kullanır.

(a) Bloch küresi, (b) BQP'nin birkaç klasik karmaşıklık sınıfıyla ilişkisi (BQP: bounded-error kuantum polynom zamanı, NP: nondeterministik polynom zamanı)

(Bloch küresi, fizikçi Felix Bloch'un adını taşıyan iki seviyeli bir kuantum mekanik sistemin ‘kübit’ saf durum uzayının geometrik bir temsilidir. Hesaplamalı karmaşıklık teorisinde PSPACE, bir Turing makinesi tarafından polinom miktarında bir alan kullanılarak çözülebilen tüm karar problemleri kümesidir.) 

https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

21 Nisan 2020

GERİ (fizik)

GERİ (disiplinler arası)