Kuantum bilgisayar kullanmaya hazır mısınız?

Teknoloji ve bilgisayar dünyasında yeni bir bebek doğuyor. Kuantum bilgisayarlar geliyor. Onun doğum sancılarını bir süredir hissediyorduk. Ama bu kez karşımızda elimize alamasak da uzaktan sevebileceğimiz bir bebek var. Kuantum bilgisayar kullanmaya hazır mısınız?

Kuantum bilgisayarlarını ve bunların çalışma mantığını artık duymayan bilmeyen kalmadı. Hatta siyasiler bile bu konuyu çok güzel tanımlayabilecek hale geldiler (bkz: Kanada Başbakanı). Durun kendinizi hemen kötü hissetmeyin. Herkesin bu kadar iyi bildiği bir konu değil bu. Hatta Kanada başbakanının bile önceden hazırlık yaptığı ortaya çıktı. Ama hazırlık yapmaya değer bir konu bu ve bugünlerde tekrar gündeme geldi. Çünkü IBM, geliştirdiği bir kuantum bilgisayarı, herkesin kullanabilmesi için bulut servisi şeklinde hizmete açtı.

Nedir bu kuantum bilgisayarının bizim kullandığımız bilgisayarlardan farkı? Bunu kavrayabilmek için önce dijital dünyayı anlamamız gerek. Bilgisayarlar iki durumlu olarak işlem yapar: 1 durumu veya 0 durumu. O yüzden buna “ikili rakam” anlamında “binary digit” ya da kısaca “bit” denir. Bir bit ya 0’dır ya da 1’dir. 8 tanesini yan yana getirirseniz ortaya “byte” çıkar. Bunlardan 1 kilo yani 1000 tane toplarsanız 1 kilobyte eder. Artık hemen herkesin günlük hayatta kullandığı megabit, gigabyte gibi kavramlar aslında çok büyük miktarlardaki 0 ve 1’lerden başka bir şey değildir.

Bu tür bir hesaplamanın temelleri Turing ve von Neumann gibi matematikçilere dayandırılıyor ama ben konuyu taa Shakespeare’e kadar götürüyorum. Ne diyordu Hamlet: “olmak ya da olmamak, işte bütün mesele bu!” Şu anda kullandığımız bilgisayarlar her şeyi bu seviyeye indirgiyor. “Olmak” yani 1 durumu ve “olmamak” yani 0 durumu. Dijital dediğimiz kavramın özü bu, yani bütün mesele bu!

Kuantum bilgisayarlarda da “bit”ler var ama bunların kuantum versiyonu var o yüzden “qubit” deniyor. 1 qubit tıpkı bitlerde olduğu gibi 0 da olabilir, 1 de olabilir ama bunun yanında aynı anda hem 0 hem 1 de olabilir. Tam olarak açıklayamayacağınız gizemli bir 0-1 durumu. Superposition denilen bu durumları yakalayabilmek bir yumurtayı kalemin üzerinde tutabilmek kadar zor. Bunu ben demiyorum. Kuantum bilgisayar projesini yöneten Jerry Chow diyor. Peki ya Shakespeare bugünleri görseydi ne derdi? “Olmak ya da olmamak ya da arada bir yerlerde kalmak, işte bütün mesele bunlardan biri olabilir ya da olmayabilir!”

Evet artık tamamen farklı ve biraz da şaşırtıcı bir dünyaya girmeye hazır olmak gerek. Üstelik bu dünyaya artık herkesin girebilmesi mümkün. Hem de bir kuantum bilgisayar almadan. IBM’in açtığı servise üye olduktan sonra sizi kısa bir ders bekliyor. Dersinizi çalışıp kuantum hesaplamalarının mantığını öğrendikten sonra bu iş için tasarlanan özel bir arabirime geçiyorsunuz. Bu arabirime “quantum composer” adını vermişler. Çünkü programlamayı bir bestecinin nota kağıdına notaları yerleştirmesine benzer bir şekilde yapıyorsunuz. Dolayısıyla oluşturduğunuz algoritmalar klasik dosyalar olarak değil de “müzikal besteler” adıyla sisteme kaydediliyor.

Bizler son kullanıcılar olarak bu arabirimi kullanırken, hesaplamalar arka planda kuantum laboratuvarındaki bir bilgisayarda gerçekleşiyor. İsteyenler bu laboratuvarı 360 derece videoyla da görebilir. Kuantum bilgisayarı bir buzdolabına benziyor. İçerisi dış uzaydan daha soğuk. Duyduğunuz ses burayı soğutmak için Helium 4 pompalayan bir kompresörün sesi.

Peki bu bilgisayar daha mı hızlı? Şimdi normal şartlar altında böyle bir soruya “evet” ya da “hayır” diye cevap vermek gerekir ama kuantum dünyasında hiç bir şey bu kadar siyah ya da bu kadar beyaz değil. Bazı işlemleri yapma konusunda normal bilgisayarlarla hemen hemen aynı hızda çalışıyor. Ama başka türlü bazı işlemlerde son derece hızlı. Hatta bu başka bazı işlemleri yapabilmek ya da özel problemleri çözebilmek için klasik bilgisayarların yanına bile yaklaşamayacağı bir hızda çözüm üretebiliyor. Yani mesele ona doğru soruyu sorabilmek. Aslında bu hepimizin sorunu değil mi? Galiba o yüzden böyle bir bilgisayarı halka açmışlar. Bakalım kim hangi soruların cevabını bulmaya çalışacak?

Biraz kafa karıştırıcı değil mi? Çünkü bizim düşünce biçimimiz günlük deneyimlerimize göre şekillenmiş durumda ve bu günlük deneyimleri yaşadığımız dünya da bugüne kadar klasik fizik kanunlarıyla tanımlandı. Dolayısıyla kuantum fiziğinin konseptleri başlangıçta biraz ters gelebilir. Konuyu anlayabilmek için önce fiziksel dünyaya ait bir başka deyişle gözümüzüle görüp elimizle hissettiğimiz dünyaya ait bir takım ön yargılarımızdan kurtulmamız gerekiyor.

Bu konunun öncülerinden Charles Bennett “kuantum bilgisi”ni rüyalarımızda elde ettiğimiz bilgiye benzetiyor. Eğer rüya gördükten sonra bunu başka birisine anlatırsanız bir noktadan sonra gördüğünüz rüyayı unutur ve aslında anlattıklarınızı hatırlamaya başlarsınız. Zaten o yüzden rüyayı yorumlamak herkesin harcı değildir. Rüyaların doğru yorumlanması ya da kuantum durumlarının saptanarak doğru hesaplanması ne işe yarayacak? Şu anda bir buzdolabı büyüklüğündeki kuantum bilgisayarlar bir gün küçülüp de pul kadar olduğunda onları hangi alanlarda kullanacağız?

İsterseniz bu soruyu küçük bir hikayeyle cevaplandırayım. Faraday adında bir bilim insanı var. Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmeyi başarmış. Yani bir dinamo yapmış. Benzer bir soruyu ona da sormuşlar: “Ya usta iyi güzel de bu yaptığın şey ne işe yarayacak? Bunun dünyaya faydası ne?” Kısa bir şaşkınlık anından sonra o da soruya soruyla cevap vermiş: “Yeni doğmuş bir bebeğin dünyaya faydası ne?”