Ana Sayfa Kuantum Bilişim Temel Kuantum Bilgisayar Modelleri ve IBM Research İnfografiği

Temel Kuantum Bilgisayar Modelleri ve IBM Research İnfografiği

446
52

Günümüzde, bilim ve mühendislik camiası kuantum bilgisayar modelleri üzerinde çalışarak; bilgisayım kapasitemize farklı bir alternatif veya daha iyi modeller sunmak için adeta soğuk terlerin döküldüğü bir savaş veriyorlar. Bu savaş 21. yüzyılın başlarından, günümüze kadar o kadar şiddetli bir hal almış durumda ki: hızlı bir dönüşümle, ticari anlamda da kuantum bilgisayar girişimleri açısından küresel bir rekabet ortamı oluşmuş durumda. Ortada böylesine ilgi uyandıran, sınırları keşfedilmek istenilen ve belirli spesifik konularda potansiyeller taşıyan kuantum bilgisayar gibi bir teknoloji bulunuyorsa rekabet ortamında da rol alan birçok faktörün oluşmaması işten bile değil: devletlerin araştırma merkezleri, üniversite veya enstitülerin laboratuvarları, devasa bütçeli teknoloji şirketlerinin laboratuvarları, daha erken safha bağımsız girişimler gibi…

Peki neden böyle bir ihtiyaç var? Ticari anlamda rekabet içinde olan ve bu amaçla çalışan girişimler hangileridir? sorularının cevaplarını aşağıdaki yazılarımızda bulabilirsiniz.

Kuantum bilgisayarlar geliştirmek neden önemlidir? Bu yazımızdan keşfedebilirsiniz.
Güncel kuantum bilgisayar girişimlerini bu yazımızdan keşfedebilirsiniz.

Kuantum Bilgisayar Modelleri

Kuantum bilgisayar denildiğinde çoğumuzun aklına gelecekten fırlamış veya uzaylı teknolojisi gibi görünen karmaşık, süslü cihazlar geliyor olabilir. Ancak teori ve uygulamada; bilgisayım kapasitesi ve fiziksel teknik altyapı olarak birbirinden çok farklı kuantum bilgisayar modelleri bulunmaktadır. Böyle cihazların oluşturulması bir takım önemli teknik zorluklara sahiptir. Hesaplama ve ölçüm sırasında, parçacıklar kararsızlaşma eğiliminde olduğundan, dışarıdan en küçük müdahale bilgisayarın operasyonlarında hatalar oluşmasına sebebiyet verebilir.

Amerikalı teorik fizikçi David DiVincenzo‘ya göre geniş ölçekli bir kuantum bilgisayar inşa edebilmek için olmazsa olmaz gereklilikler bulunmaktadır:

  • Kübit sayısını artırmak için fiziksel olarak ölçeklenebilirlik
  • Rastgele değerlere başlatılabilen kübitler oluşturabilmek
  • Eşevresizlik (decoherence) zamanından daha hızlı olan kuantum kapıları tasarlamak
  • Evrensel kuantum kapıları oluşturabilmek
  • Kolayca okunabilen kübitler

Hesaplama noktasındaki farklılıklar ve bu gereklilikler hem teorik olarak hem de uygulama olarak farklı kuantum bilgisayarlar modellerinin ortaya çıkmasına sebebiyet vermiştir.

Pratik önemi olan dört ana model şunlardır:

  • Kuantum kapı dizisi (Quantum gate array): Birkaç kübit kuantum geçidi dizisine ayrışan hesaplama modelidir. Yaygın olarak kuantum devre (Quantum circuit model) modeli olarak tanınmaktadır.
  • Tek yönlü kuantum bilgisayar modeli (One-way quantum computer): Yüksek derecede karışmış başlangıç durumuna veya küme durumuna uygulanan tek-kubit ölçümleri dizisine ayrıştırılmış hesaplama modelidir. Ölçüm tabanlı kuantum bilgisayarı (measurement based quantum computer) olarak da bilinmektedir.
  • Adyabatik kuantum bilgisayar modeli (Adiabatic quantum computation): Kuantum tavlamaya (Quantum annealing) dayanan bir kuantum bilgisayarı modelidir.
  • Topolojik kuantum bilgisayar modeli (Topological quantum computer): Üç boyutlu bir uzayda örgüler oluşturmak için birbirlerinden geçen iki boyutlu kuasipartikülleri kullanan teorik bir kuantum bilgisayar modelidir.

Teorik olarak mümkün olan ancak fiziksel anlamda uygulanması çok zor olan bir başka önemli model daha bulunmaktadır:

  • Kuantum Turing makinesi (Quantum Turing machine) veya (evrensel kuantum bilgisayarı (universal quantum computer), en güçlü, en genel ve gerçekleştirmesi en zor olan modeldir. Bir kuantum bilgisayarın etkilerini modellemek için kullanılan soyut bir makinedir. Kuantum hesaplamanın tüm gücünden faydalanmayı sağlayabilecek bir model sağlar. Kuantum Turing makineleri, geçiş matrislerine dayanan bir çerçevede klasik ve olasılıklı Turing makineleri ile ilişkilendirilebilirler.

İnfografik İncelemesi

IBM Research ekibinden bilim insanları ve mühendislere göre, bu ve benzeri bütün faktörler göz önüne alındığında ve modeller değerlendirildiğinde mümkün olduğu düşünülen üç tür kuantum bilgisayarı ön plana çıkmaktadır.

Dilerseniz infografikte sunulan modellere bir göz atalım:

Kuantum Tavlayıcı

Bu model kuantum bilgisayar modellerinin en az güçlü, en kısıtlı ve oluşturması en kolay olanıdır. Yalnızca belirli bir işlevi gerçekleştirebilir. Bilimsel dünyasının bu model için ortak fikri; bu modelin, geleneksel bilgisayarlara göre bilinen bir avantajı olmadığıdır.

Uygulama Alanı

  • Optimizasyon problemleri

Genellik

  • Kısıtlı

Bilgisayım Gücü

  • Geleneksel bilgisayarlar ile aynı

Analog Kuantum Bilgisayar

Analog kuantum bilgisayarı, bilinen herhangi bir geleneksel makine veya bu makinelerin kombinasyonları için uygulanamaz karmaşık kuantum etkileşimlerini simüle edebilme kapasitesine sahiptir. Analog kuantum bilgisayarların 50 ila 100 kübit arasında bir yerde olacağı tahmin edilmektedir. 2019 yılında IBM, 53 kübitlik bir sistem tasarlamayı başarmıştır. Spesifik problemler için kuantum hesaplamanın farkının hissedilebileceği en olası kuantum hesaplama biçimi olma potansiyeli taşır.

İnfografiğe göre geliştirmelerinin zorluğu orta

Uygulama Alanları

  • Kuantum kimyası
  • Malzeme bilimi
  • Optimizasyon problemleri
  • Örnekleme (Sampling)
  • Kuantum dinamikleri

Genellik

  • Kısmi

Bilgisayım Gücü

  • Yüksek

Evrensel Kuantum Bilgisayar

Evrensel kuantum bilgisayarı, en güçlü, en genel ve en zor olan kuantum bilgisayar modelidir. Geliştirilmesi şu an için teknik olarak mümkün görünmemektedir. Mevcut tahminler, bu makinenin 100.000’den fazla fiziksel kübit içereceğini göstermektedir.

Evrensel kuantum bilgisayar, kuantum bitleri için kübit sayısıyla üstel olarak katlanarak ölçeklenen durumlar oluşturmak üzere süperpozisyon ve dolaşıklığın kuantum mekanik özelliklerinden yararlanır. Geleneksel bilgisayarların ötesinde üstel olarak çalışabilen çok daha hızlı bilgisayım modeline sahiptir. Geliştirilmesi bilim dünyası, teknoloji dünyası ve iş dünyasına birçok katkı sunabilir.

Uygulama Alanları

  • Güvenli bilgisayım
  • Makine öğrenimi
  • Kriptografi
  • Kuantum kimyası
  • Optimizasyon problemleri
  • Örnekleme (Sampling)
  • Kuantum dinamikleri
  • Kuantum arama algoritmaları

Genellik

  • Genel

Bilgisayım Gücü

  • Çok yüksek

Genellikle herkes kuantum bilgisayarların kübit sayısına odaklanmaktadır. Ancak kuantum bilgisayarlar için en önemli faktör bu değildir. Hata oranı ve eşevresizlik (decoherence) süresi de önemli faktörlerdir.

Şirketler ve Çalıştıkları Modeller

Yukarıdaki görselde de görüldüğü üzere kuantum bilgisayar geliştirme üzerine çalışan şirketler farklı modelleri temel alıp, farklı mimarilerle çalışmaktadırlar.

Bu içeriği paylaş
Önceki İçerikYeni fiziğe ışık tutabilecek daha güçlü lazerler
Sonraki İçerikKuantum Programlama Çerçeveleri ve Platformlar
Avatar
QTurkey, Türkiye’deki kuantum teknolojileriyle ilgili faaliyetler için bir iletişim ve işbirliği ağıdır. “Kuantum Programlamaya Giriş” çalıştayları düzenliyor, ilgili konulardaki ilgili öğrenciler için çalışma grupları ve toplantılar organize ediyoruz ve ülke düzeyinde kuantum meraklıları için bir buluşma alanı oluşturabilme amacıyla hareket ediyoruz.

52 YORUMLAR

  1. Throughout this awesome design of things you get a B+ just for hard work. Exactly where you actually misplaced me ended up being in the particulars. As people say, details make or break the argument.. And it could not be much more correct in this article. Having said that, let me inform you exactly what did deliver the results. Your article (parts of it) is really engaging and that is probably the reason why I am making the effort in order to opine. I do not make it a regular habit of doing that. Next, even though I can see a leaps in reasoning you make, I am not really sure of just how you appear to connect the points which produce the conclusion. For the moment I will yield to your issue however hope in the foreseeable future you actually link the dots better.

  2. I would like to thnkx for the efforts you’ve put in writing this web site. I’m hoping the same high-grade blog post from you in the upcoming as well. In fact your creative writing abilities has encouraged me to get my own blog now. Actually the blogging is spreading its wings quickly. Your write up is a great example of it.

  3. Thanks for the concepts you reveal through this web site. In addition, lots of young women that become pregnant tend not to even seek to get medical insurance because they fear they won’t qualify. Although a few states right now require that insurers supply coverage despite the pre-existing conditions. Prices on these kinds of guaranteed programs are usually higher, but when thinking about the high cost of medical care it may be the safer way to go to protect a person’s financial potential.

  4. I would like to thank you for the efforts you’ve put in writing this site. I’m hoping the same high-grade web site post from you in the upcoming as well. Actually your creative writing abilities has encouraged me to get my own web site now. Really the blogging is spreading its wings fast. Your write up is a good example of it.

  5. Another issue is that video games are typically serious as the name indicated with the most important focus on knowing things rather than enjoyment. Although, we have an entertainment element to keep the kids engaged, each game is often designed to develop a specific expertise or curriculum, such as numbers or research. Thanks for your publication.

  6. I have observed that wise real estate agents almost everywhere are getting set to FSBO ***********. They are realizing that it’s more than just placing a poster in the front yard. It’s really with regards to building associations with these vendors who at some point will become consumers. So, if you give your time and energy to aiding these traders go it alone – the “Law connected with Reciprocity” kicks in. Good blog post.

  7. Hey just wanted to give you a quick heads up. The words in your content seem to be running off the screen in Chrome. I’m not sure if this is a format issue or something to do with web browser compatibility but I thought I’d post to let you know. The layout look great though! Hope you get the problem fixed soon. Many thanks

  8. Thank you for sharing excellent informations. Your web site is very cool. I’m impressed by the details that you?ve on this web site. It reveals how nicely you perceive this subject. Bookmarked this website page, will come back for extra articles. You, my friend, ROCK! I found just the information I already searched everywhere and just could not come across. What an ideal site.

  9. Thanks for the strategies presented. One thing I also believe is that often credit cards supplying a 0 interest rate often attract consumers in zero rate of interest, instant authorization and easy online balance transfers, however beware of the number one factor that will probably void the 0 easy streets annual percentage rate and to throw one out into the bad house rapidly.

  10. I’ve learned a number of important things by means of your post. I will also like to state that there may be situation in which you will obtain a loan and don’t need a co-signer such as a National Student Aid Loan. When you are getting that loan through a traditional financier then you need to be able to have a cosigner ready to make it easier for you. The lenders are going to base any decision on the few issues but the most significant will be your credit worthiness. There are some financial institutions that will furthermore look at your job history and choose based on that but in many cases it will depend on your scores.

  11. I am really loving the theme/design of your web site. Do you ever run into any web browser compatibility problems? A handful of my blog visitors have complained about my site not operating correctly in Explorer but looks great in Safari. Do you have any solutions to help fix this issue?

  12. I have learned some important matters through your blog post post. One other subject I would like to mention is that there are various games in the marketplace designed especially for preschool age children. They include things like pattern recognition, colors, dogs, and designs. These often focus on familiarization as an alternative to memorization. This makes little children occupied without feeling like they are learning. Thanks

  13. I’ve noticed that credit improvement activity ought to be conducted with tactics. If not, you may find yourself destroying your rating. In order to be successful in fixing to your credit rating you have to make sure that from this second you pay your entire monthly dues promptly prior to their scheduled date. Really it is significant for the reason that by certainly not accomplishing that, all other actions that you will choose to adopt to improve your credit standing will not be successful. Thanks for sharing your ideas.

  14. I do like the way you have framed this problem and it does present me a lot of fodder for thought. However, from what precisely I have experienced, I really trust when the reviews stack on that individuals remain on issue and in no way embark upon a soap box associated with the news of the day. Yet, thank you for this excellent piece and even though I can not necessarily agree with this in totality, I regard the viewpoint.

  15. Howdy would you mind sharing which blog platform you’re working with? I’m looking to start my own blog soon but I’m having a difficult time choosing between BlogEngine/Wordpress/B2evolution and Drupal. The reason I ask is because your design seems different then most blogs and I’m looking for something completely unique. P.S Apologies for getting off-topic but I had to ask!

  16. Fantastic website you have here but I was curious if you knew of any forums that cover the same topics talked about here? I’d really love to be a part of group where I can get comments from other knowledgeable people that share the same interest. If you have any recommendations, please let me know. Thanks a lot!

  17. Appreciating the persistence you put into your website and detailed information you present. It’s great to come across a blog every once in a while that isn’t the same old rehashed material. Fantastic read! I’ve bookmarked your site and I’m including your RSS feeds to my Google account.

  18. I am not sure where you are getting your info, but great topic. I needs to spend some time learning more or understanding more. Thanks for great info I was looking for this information for my mission.

  19. Pretty nice post. I just stumbled upon your weblog and wished to say that I have truly enjoyed browsing your blog posts. After all I will be subscribing to your rss feed and I hope you write again soon!

  20. I have learned some considerations through your blog post. One other thing I would like to talk about is that there are numerous games out there designed specifically for toddler age young children. They contain pattern acknowledgement, colors, wildlife, and designs. These generally focus on familiarization as opposed to memorization. This keeps little children occupied without experiencing like they are studying. Thanks

  21. I would like to thnkx for the efforts you’ve put in writing this site. I’m hoping the same high-grade website post from you in the upcoming as well. In fact your creative writing skills has encouraged me to get my own website now. Really the blogging is spreading its wings quickly. Your write up is a good example of it.

  22. Its like you read my mind! You appear to know a lot about this, like you wrote the book in it or something. I think that you could do with a few pics to drive the message home a bit, but other than that, this is excellent blog. An excellent read. I’ll definitely be back.

  23. Thanks for revealing your ideas in this article. The other element is that when a problem occurs with a computer motherboard, people should not have some risk with repairing that themselves for if it is not done properly it can lead to permanent damage to an entire laptop. It will always be safe to approach the dealer of a laptop for your repair of motherboard. They have got technicians who’ve an knowledge in dealing with laptop motherboard issues and can get the right prognosis and accomplish repairs.

  24. I’d like to express my heartfelt appreciation for this enlightening article. Your distinct perspective and meticulously researched content bring a fresh depth to the subject matter. It’s evident that you’ve invested a great deal of thought into this, and your ability to articulate complex ideas in such a clear and comprehensible manner is truly commendable. Thank you for generously sharing your knowledge and making the process of learning so enjoyable.

  25. Pretty section of content. I just stumbled upon your blog and in accession capital to assert that I get in fact enjoyed account your blog posts. Anyway I?ll be subscribing to your feeds and even I achievement you access consistently fast.

  26. Thanks for the sensible critique. Me & my neighbor were just preparing to do some research on this. We got a grab a book from our area library but I think I learned more from this post. I am very glad to see such wonderful info being shared freely out there.

  27. Your writing style effortlessly draws me in, and I find it nearly impossible to stop reading until I’ve reached the end of your articles. Your ability to make complex subjects engaging is indeed a rare gift. Thank you for sharing your expertise!

  28. One important issue is that when you’re searching for a student loan you may find that you’ll need a co-signer. There are many circumstances where this is correct because you could find that you do not use a past credit history so the financial institution will require that you have someone cosign the credit for you. Thanks for your post.

  29. The crux of your writing while sounding reasonable in the beginning, did not really work properly with me after some time. Someplace throughout the paragraphs you actually were able to make me a believer unfortunately only for a short while. I however have got a problem with your jumps in assumptions and you would do nicely to help fill in all those breaks. In the event you can accomplish that, I will undoubtedly end up being fascinated.

  30. Your passion and dedication to your craft radiate through every article. Your positive energy is infectious, and it’s evident that you genuinely care about your readers’ experience. Your blog brightens my day!

  31. Your unique approach to tackling challenging subjects is a breath of fresh air. Your articles stand out with their clarity and grace, making them a joy to read. Your blog is now my go-to for insightful content.

  32. I’ve discovered a treasure trove of knowledge in your blog. Your unwavering dedication to offering trustworthy information is truly commendable. Each visit leaves me more enlightened, and I deeply appreciate your consistent reliability.

  33. In a world where trustworthy information is more important than ever, your commitment to research and providing reliable content is truly commendable. Your dedication to accuracy and transparency is evident in every post. Thank you for being a beacon of reliability in the online world.

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz