Son yılların popüler konularından bilim-kurgu konularından biri olan Kuantum Bilgisayarlar, hayallerimizde yaptığımız tüm işlemleri anında yapabilen, kullandığımız bilgisayalardan milyonlarca kat hızlı, olağan üstü yapay zekaya sahip olan ve yaptığımız her işlemi ışık hızına çıkaran mucizevi makineler olarak görülüyor. Ancak durum gerçekten böyle mi? Kuantum Bilgisayarlar gerçekten de kullandığımız bilgisayarlardan milyonlarca kat hızlı mı? Bu soruların cevabını verebilmek için öncelikle Kuantum Bilgisayarların ne olduğunu, nasıl çalıştığını ve standart bilgisayarlardan ne şekilde ayrıştırdığını kısaca cevaplayalım. Kısaca diyorum, çünkü tam mantığı anlatmak için bir kitap boyutunda yazı yazmak gerekiyor.
Öncelikle normal bilgisayarların en temelinde nasıl çalıştığını özetleyelim. Normal bilgisayarları bir insan vücuduna benzetirsek, bilgisayarlar içerisindeki transistörleri de hücrelere benzetebiliriz. Yani transistörler bilgisayarların temel taşı. Biz bilgisayar kullanırken örneğin “A” tuşuna bastığımızda, klavyemizden bilgisayarımızın USB veya klavye portuna bir sinyal gider. Bu giden sinyal aslında bir elektrik akımının mors alfabesine benzer hali gibidir. Her bir tuş basışı, bilgisayarda “1” Byte boyutunda bir sinyal gönderir. Bu bir Byte da 8 adet Bit’ten oluşur, ve her bit en fazla ya “1” olabilir, ya da “0”. Bunların farklı kombinasyonları ile de bilgisayar bizim bastığım tuşun ne olduğunu anlar ve istediğimiz işlemi gerçekleştirir. Örneğin “A” tuşuna bastığımızda bilgisayarımıza giden Bit’ler şöyle oluyor: “01100001”. İşte buradaki 0 ve 1’lerin bilgisayar için anlamı “A” harfine denk geliyor. Sinyalde bulunan her bir Bit’in fiziksel karşılığı ise elektron var ve yok. Yani var ise “1” yok ise “0”. Ancak bu standart PC’lerde en fazla “0” ve “1”lerin bulunması, daha yüksek kapasiteli işlemler yapabilmek için bunları analiz edecek daha fazla transistör gerekmesi demek.
Intel’in kurucularından Gordon Moore’un 1965 yılında Electronic Magazine dergisinde yayınlanan makalesinde, Transistör sayısının her 24 ayda bir tümleşik devreler üzerinde 2 katına çıkacağını belirtmişti. Bunun da işlem kapasitelerinde büyük artışlara neden olacağını ve ayrıca üretim maliyetlerinin de artmayacağını aksine düşeceğini ön görmüş ve bu öngörüsü zaman içerisinde haklı çıkarak Moore Kanunu ismini almıştı. Ancak zaman içerisinde Moore Kanunu ölüyor mu soruları da gündeme gelmeye başladı. Transistör boyutları şuan için 10 nanometre boyutlara kadar seri üretilebilir durumda. Bunun en büyük öncülüğünü ise mobil platformlar yapıyor. Çünkü üretim boyutları düştükçe, harcanan güç miktarı da düşüş gösteriyor ve sonucunda daha az güç tüketen ve dolayısı ile de şarjı daha çok giden ürünler ortaya çıkabiliyor. Üretim mimarisinde 7 nanometrenin altına düşüldüğünde Mantık Kapılarında Quantum Tunneling durumu (Kuantum Tünelleme) ortaya çıkıyor. Kuantum Tünellemesi basitçe, parçacıkların üzerinden aşılması imkansız olması gereken bir engel içinde hareket edebildikleri bir fenomen gibi anlaşılabilir. Yani 7 Nanometrenin altına inildiğinde Kuantum dünyasının gariplikleri ortaya çıkmaya başlıyor. Ancak bu demek değil ki 7 Nanometrenin altına inilmeyecek, hatta ve hatta Manchester Üniversitesi, 2006 yılında Karbon 1 atom kalınlığında ve 10 atomdan oluşan ve grafen kullanılan 1 nm’lik bir transistör oluşturmayı başarmıştı. Ancak Moore Kanunu yine de 7 nanometrenin altına düşüldükten sonra 24 aylık iddiasını kaybedecek ve transistör sayısının 2 katına çıkması daha uzun süreler alacak gibi gözüküyor.
İşin iyice dallanıp budaklanmaya başladığının farkındayım. Transistörlerin çalışma mantığını ufacık da olsa anlattıktan sonra Kuantum Bilgisayalarının standart bilgisayarlardan farkına geçmeye başlayalım. Öncelikle yazının başındaki Bit’leri hatırlayalım. Her bir bitimiz “1” veya “0” olabiliyordu. Ve her 8 bit’de “1” Byte’a eşdeğerdi. Kuantum Bilgisayarlarında ise “1” veya “0” olabilen Bit’ler yok. Bunun yerine aynı anda hem “1” olabilen, hem de “0” olabilen. Bunlardan her biri, ve hatta hiçbiri de olmayabilen, bilimsel karşılığı ile süperpozisyonda bulunan “Kübit”ler kullanılıyor. Şimdi bu durumu yazının başında verdiğim “A”ya bastığımızda falanca bit’ler bilgisayara gönderiliyor şeklinde örneklendiremiyorum. Ancak basitleştirmek için şöyle bir örnek verebilirim. Bir Kuantum Bilgisayarda “A” tuşuna bastığımızda, bilgisayara gönderilen Kubit, Kuantum bilgisayarda şöyle bir duruma sebebiyet verebilir: Kullanıcı “A”ya bastı. Ancak “S”ye basacak iken eli yanlışlıkla “A” basmış olabilir. Ben (Kuantum Bilgisayar) bu eylemi hem A, hem de S şeklinde anlayayım, ama istenen sonuç ne ise onu vereyim. Ancak buradaki temel sorun Kuantum Bilgisayarın sizin hangi sonuca ulaşmaya çalıştığınızı nasıl anlayacak oluşu. Bunun için Kuantum Bilgisayarların, sizin alışkanlıklarınızı öğrenen normal bir bilgisayara destek olacak şekilde kullanımı mümkün olabilir. Örneğin normal bir bilgisayar sizin yapmak istediğiniz işlemi direkt olarak anlayıp, sizin verdiğiniz emri yerine getirir, Kuantum bilgisayarda bu işlemleri öğrenir, aynı işlemi tekrar yaptığınızda kuantum bilgisayarı tecrübesini kullanarak yapmak istediğiniz işlemleri anında karşınıza getirebilir. Bu yüzden şuan için kuantum bilgisayarları, normal bilgisayarları kullandığımız şekilde kullanmak mümkün gözükmüyor.
Şimdi Furkan çok boş yaptın, hani oyun dediğinizi duyar gibiyim. Ancak bu konunun oyunlara bağlanabilmesi için Kuantum ve standart bilgisayarlara ufak bir giriş yapmak zaruriydi. Şimdi belirttiğimiz gibi Kuantum bilgisayarların oyun teknolojilerine katkısı, yakın gelecekte öngörülebilir durumda değil. Şuanki bildiklerimiz ve tecrübelerimiz ile yola çıkacak olursak, Kuantum Bilgisayarların oyun dünyasındaki ilk katkıları, oyunlardaki yapay zekalar üzerinde olabilir. Örneğin standart bilgisayarların yapay zekaları, bizlerin yapmış olduğu hamlelere karşılık yapabileceği hamleleri sırasıyla işlemden geçirip, en etkili sonuca ulaşmak üzerine kurulu oluyor. Örnek verecek olursak 5 den fazla düşman ile karşılaştığınız bir FPS oyununda yapay zekalar sırasıyla en uygun pozisyonları sizin pozisyonunuza göre hesaplayıp, en etkili sonuca ulaşmak için harekete geçiyor. Bu durumda geri çekilebiliyor, siper alabiliyor veya etrafınızı sarmak gibi farklı taktikler deneyebiliyorlar. Ancak belirtmiş olduğumuz gibi bu işlemleri sırasıyla yapıyor, dolayısı ile de hesaplama yaparken sizden gelecek komutları bekliyor ve hesaplama sırasında da zaman kaybediyorlar. Ancak Kuantum Bilgisayar, sizin yapmış olduğunuz ve yapabileceğiniz, ayrıca kendisinin yapma ihtimali olan ve yaptığı hamlelerin tüm olasılıklarını aynı anda hesap edip, en doğru sonuca direkt olarak ulaşabilir. Bu da siz ne yaparsanız yapın, asla bir kuantum bilgisayar gibi tüm olasılıkları aynı anda düşünemeyeceğiniz için daima yenildiğimiz sonuçlar ortaya çıkarabilir. Bu durumda yapılacak dengelemeler ile birlikte, şuan gördüğümüz en başarılı yapay zekadan milyonlarca kat daha etkili ve başarılı yapay zekalar ile karşılaşabiliriz.
Kuantum Bilgisayarların yapay zekaları geliştirebileceğini öngörebiliyoruz. Peki grafiklerde? Kuantum Bilgisayarlar oyunlardaki grafikleri arşa çıkarabilir mi? Önceden görmemiz için 30 zibilyon tane 1080 Ti gerektiren efektleri, Kuantum Bilgisayarlar ile görebilir miyiz? Pek sanmıyorum. Çünkü Kuantum Bilgisayların çalışma prensibi veya odağı grafikler gibi sıralı ve kesin işlemlerden çok, olasılıksal işlemlerde kendini gösteriyor. Ancak bu demek değil ki hiçbir gelişme görmeyeceğiz. Şöyle bir düşündüğümüzde ekran kartlarının günümüzde en çok zorlandığı efektlerden biri Global Illumination efekti. Nedir bu efekt? Kısaca bir ışık kaynağından çıkan ışın, Global Illumination kullanılmadığında hedef nesnenin üzerini aydınlatır ve orada sabit kalır. Global Illumination kullanıldığında ise bu ışık hüzmesi, çarptığı nesneden etrafa tıpkı gerçekte olduğu gibi sekebilir. Eğer çarptığı cisim örnek veriyorum bir metal ise, ışık metal nesneden sekip etrafı da aydınlatacak dolayısı ile çok daha gerçekçi bir sonuç ortaya çıkaracaktır. Standart Bilgisayarlarda bu işlem sırası ile yapılır. Işık kaynağından çıkar, nesneye ulaşır, nesneye çarpış açısına göre seker, GPU bu işlemi hesaplar ve sonucu ekrana getirir. Ancak sürekli olarak ışık belli bir noktaya ulaşacak ve yine sekip belli bir noktada yolculuğunu sonlandıracaktır. Kuantum Bilgisayar ise bu işlemi ışığın potansiyel tüm yollarını aynı anda hesaplayarak, yine muhtemel tüm sonuçları ekrana aynı anda getirebilir. GPU’nun üzerinden alınan bu yük ile birlikte, Standart bilgisayar ve GPU kardeşçe çalışıp, GPU üzerinde boşalan yük ile çok Kuantum Bilgisayarın yapamayacağı işlemler yapılabilir, ortaya da çok daha gerçekçi sonuçlar çıkabilir.
Bu bahsettiğimiz durumların ortaya çıkması için ise önümüzde minimum 10 yıl olduğunu düşünüyorum. Şuan için şifre kırmaktan öteye gidemeyen Kuantum Bilgisayarların, bizlerin komutlarını anlayacak, yahut standart bilgisayarlar ile ortaklaşa çalışacak kadar gelişebilmesi için gerçekten uzun bir süreye ihtiyaç var gibi gözüküyor. Ve gelecekte potansiyel olarak kendi başına Kuantum Bilgisayarlar görmeden önce, standart ve kuantum bilgisayarların birleşmiş hallerini görmemiz olası.
Yazıyı daha fazla uzatıp başını ağrıtmak istemiyorum. Ayrıca yazı içerisinde birçok hata da olabilir. Gördüğünüz tüm hataları yorumlarda belirtebilirsiniz. Gerekli düzenlemeleri yapmaktan mutluluk duyarım. Bakalım Kuantum Dünyası, bilimden sonra eğlence sektöründe de bir devrim yapabilecek mi?
