Kuantum hesaplama, klasik hesaplamanın zor olduğu karmaşık sorunları çözmek için kuantum mekaniğinin özelliklerini uygulayan, hızla gelişen bir alan olarak tanımlanabilir. Verilerin katlanarak büyümesi nedeniyle makine öğrenmesi algoritmaları büyük veriler için yetersiz/yavaş kalabildiği durumlar olmaktadır. Bu tarz durumlar için kuantum hesaplama, daha hızlı bir hesaplama performansı sergilediği için tercih edilebilir.
Biraz daha özetlemek gerekirse bazı durumlarda, geleneksel bilgisayarlar ve geleneksel algoritmalar sorun çözümü için çok uzun zamanlara ihtiyaç duyarlar. Quantum hesaplama bu sorunlar için hızlı çözümler sunar.
(Kuantum Bilgisayar Yapısı)
Kuantum hesaplama, fizikte sıkça duyduğumuz kuantum teorisinin ilkelerine dayanan bir bilgisayar bilimi alanını ifade eder. Kuantum hesaplama, yine fizik alanında sıkça duyduğumuz elektronlar veya fotonlar gibi atom altı parçacıklarını kullanır. Kuantum kübitleri ise bu parçacıkların aynı anda birden fazla durumda var olmasını sağlar. Kübit kavramının geleneksel işlemcilerde karşılığı, 0 ve 1 biçiminde verileri depolamak için kullanan bitlerdir.
Bu konuyu çok dağıtmadan geleneksel bilgisayarlar ile kuantum bilgisayarların karşılaştırmasını başka bir yazımızda inceleyelim.
Kuantum hesaplama, kuantum bilgisayarların kullandığı bir hesaplama yöntemidir. Dolayısıyla kuantum hesaplama algoritmalarını kullanabilmemiz için kuantum bilgisayarına ihtiyacımız var.
Kuantum hesaplamanın temel özellikleri ve bileşenleri şunlardır:
- Kuantum süperpozisyonu
- Kuantum dolanıklık
- Kuantum geçişler
- Kuantum Üstünlüğü
- Hata Düzeltme
Yukarıda bahsettiğim bileşenleri incelersek kuantum hesaplama tanımının kuantum fiziğinde geçen kavramlardan esinlenerek oluşturulduğu yorumunu yapabiliriz.
Kuantum Süperposizyonu
Klasik bitlerin sadece 0 ve 1 değerlerini alabildiğinden bahsetmiştik. Peki kuantum kübitlerin geleneksel bitlerden ne farkı var?
Kuantum kübitler hem 0 hem de 1 durumunu aynı anda kullanabilir. Bu duruma kuantum süperposizyonu olarak tanımlanır. Kuantum hesaplama, süperposizyon durumundaki kübitleri kullanarak bir problemi farklı olasılıklarla aynı anda yürütebilir.
Kuantum Dolanıklık
Kübitler arasında kuantum dolanıklığı veya kuantum bağıntısı olarak adlandırılan özel bir ilişki kurulabilir. Kuantum dolanıklığı, kuantum hesaplamanın bazı algoritmalarda paralel hesaplama ve veri işleme avantajları sağlamasına imkân sağlar. Özetle, kuantum dolanıklık, bağlantılı kübitler arasında anında etkileşime olanak tanır.
Kuantum Geçişler
Kuantum bilgisayar, kuantum geçişler kullanarak kübitler üzerinde işlemleri gerçekleştirir. Klasik bilgisayarların mantıksal kapılarına benzer şekilde, kuantum geçişler belirli kuantum devlerini kontrol etmek için kullanılır. Kuantum geçişler, kübitler arasında durum değişiklikleri gerçekleştirebilir ve hesaplama sürecini yönlendirebilir. Özetle, kuantum geçişler, kübitler üzerinde işlemleri kontrol edebilir.
Kuantum Üstünlüğü
Kuantum üstünlüğü, kuantum bilgisayarların belirli bir görevi klasik bilgisayarlardan daha hızlı ve daha etkili bir şekilde gerçekleştirebildiği durumu ifade eder. Kuantum üstünlüğü, klasik bilgisayarların pratik olarak çözemeyeceği problemleri çözmek veya karmaşık hesaplamaları daha hızlı yapmak için kuantum hesaplamanın potansiyelini kullanır.
Hata Düzeltme
Kuantum bilgisayarlar hassas ve kararlı kübitler gerektirir. Fakat kübitler çevresel faktörlerden kolay bir şekilde etkilenebilir ve hatalar oluşabilir. Bu nedenle, kuantum bilgisayarlarında hata düzeltme teknikleri kullanılır. Hata düzeltme algoritmaları, kübitlerdeki hataları tespit eder ve düzeltir. Böylece hesaplama sürecinde güvenilir sonuçlar elde edilir. Özetle, hata düzeltme, güvenilirlik sağlamak amacıyla kuantum hesaplama üzerinde hata düzeltme tekniklerini ifade eder.
