Bilgisayar teknolojisi günümüzde hiç olmadığı kadar hızlı gelişiyor. Fakat artık bir sınıra ulaştık. Moore Kanunu’nu hiç duydunuz mu? Intel şirketinin kurucularından Gordon Moore’un adıyla anılan bu kanun kısaca der ki: mikroçipler üzerine yerleştirilebilecek bileşen sayısı her iki yılda bir iki katına çıkacak. Üstelik üretim maliyetleri ise aynı kalacak hatta düşme eğilimi gösterecek.
Yani bilgisayar işlem kapasiteleri her yıl katlanarak artıyor. İyi güzel de nereye kadar? Neticede bunun bir sonu olmalı değil mi? Transistörler gitgide bir atom boyutuna yaklaşıyor. Ama insanoğlu her şeyde olduğu gibi büyümenin bir yolunu yine bulur bundan da şüphem yok.
İçindekiler
İşlemciler Ne Kadar Küçüldü ve Hızlandı?
Bakın bu fotoğrafta gördüğünüz hafıza kartı 128mb veri depolayabilirken hemen yanındaki ise 128gb veri depolayabiliyor.
1971’de Intel 4004 işlemcisinin 2300 transistörü vardı ve bu o zamanlar için inanılmaz bir rakamdı. Bu işlemci mütevazı bir hesap makinesi olan Busicom’da kullanılıyordu. Devre satır genişliği 10.000 nanometre olan bir işlemci düşünün. Yani bir insan saçından 10 kat daha ince bir değer. Etkileyici değil mi?
Peki günümüzde bu değer kaç? 2 nanometre. Bu radikal küçülme IBM’in yeni geliştirdiği işlemcilerinin 50 milyar transistör içermesi demek. Üstelik küçülen yalnızca boyut da değil.
Günümüzün 4 GHz hıza sahip bir işlemcisiyle 1971’in 4004’ünü kıyasladığımızda sadece 740 kilohertze sahip olduğunu görüyoruz. Yani 0.00074 GHz.
2015 yılında Intel kıdemli başkan yardımcısı olan Kirk Skaugen bir konuşmasında yarıiletken sektöründeki bu inovasyon hızını bakın nasıl tarif ediyor:
“Motorlar, Moore Yasası ile aynı hızda gelişme gösterseydi, insanların yaşamları boyunca yapacakları otomobil yolculukları için yalnızca 4 litre benzine ihtiyaçları olur, Ay’a 60 saniyede, Taipei’den New York’a 30 saniyede gidebilirlerdi.”
Dolayısıyla ortada bir sorun var. İnsanoğlu büyümeyi hep sürdürmek isteyeceğine göre yeni bir şeyler denememiz lazım. Geçen yüzyılda ortaya atılan ve aslında doğanın temelini oluşturan kuantum mekaniği işte burada da devreye giriyor.
Kuantum bilgisayar ile…
Klasik Bilgisayar Nasıl Çalışır?
Bildiğiniz gibi bir bilgisayar çok basit bir mantıkla çalışır. Mikroçiplerin içinde işlem yapmayı sağlayan modüller vardır ve bu modüller mantık kapılarını, mantık kapıları da transistörleri içerir. Yani anlayacağınız her şeyin temelinde işi yapan transistörlerdir.
Peki ya transistör nedir? Tabii ki 20.yüzyılın en önemli icadı. Girişine uygulanan sinyali yükselterek gerilim ve akım kazancı sağlayan, gerektiğinde anahtarlama elemanı olarak kullanılan yarı iletken bir elektronik devre elemanı.
Aslında daha basit anlatmak gerekirse transistör bir anahtar, bir elektrik düğmesi. Gelen bilgiye diyor ki; sen dur, sen geç. 1 ve 0. İşte bu 1 ve 0 ların her birine de bit adını vermişler. Bir bit ya 1’dir ya 0’dır. Bu bitlerin farklı kombinasyonlarını birbiri ardına sıralarsanız da daha karmaşık bilgileri ortaya koymuş olursunuz.
Mesela 8 tane biti yan yana koyduğunuzda bir byte elde edersiniz. 1024 tane byte’ı bir araya topladığınızda ise bir kilobyte. Sayıyı çok fazla artırmaya başladığınızda kilobaytlar megabyte’a, megabytelar da gigabyte’a dönüşür.
Ne kadar basit değil mi? Tüm o karmaşık işlemlerin ardında 1’ler ve 0’lardan oluşan kocaman zincirlerden başka bir şey yok.
Fakat teknoloji her geçen gün ilerliyor ve örneğin geçen sene bilim insanlarının yaptığı gibi dünyanın farklı noktalarına kurulmuş 13 teleskopla, 53 milyon ışık yılı ötedeki bir karadeliğin fotoğrafını çekmeye kalktığımızda, günler boyunca topladığımız o devasa verileri kısa sürede işleyebilecek bir makineye ihtiyacımız var.
Çünkü en gelişmiş klasik bilgisayarların bile bir sınırı var. Bir hesaplama gücü var. Ya kuantum bilgisayarların?
Onlar çok farklı çalışıyorlar.
Kuantum Bilgisayar Nasıl Çalışır?
Bugün transistörlerin sadece 2 nanometre boyutunda olduğunu söylemiştim. Bu o kadar küçük bir ölçü ki bir virüsten 100 kat daha küçük bir şey.
İşte bundan daha da küçük boyutlara inmeye başladığınızda artık kuantum fiziği devreye giriyor ve elektrik akımını kontrol eden bu transistörler artık elektrik akımını kontrol edemez hale geliyor. Elektronlar bu transistör denen minik anahtarları tabiri caizse sallamamaya başlıyorlar. Kuantum tünelleme denen bir yöntemle siz kapıyı kapatsanız da geçmeyi başarıyorlar.
Kuantum fiziğinin acayiplikleri. Daha önce çok bahsettik biliyorsunuz. Hatta bir oynatma listemiz bile var. Aşağıya eklerim. Şuradan da bakabilirsiniz.
Elektronlar bizi bu seviyede sallamıyorsa biz de o zaman başka bir cihaz geliştiririz değil mi? Hem böylece belki daha hızlı bir bilgisayar da icat etmiş oluruz.
Kübitler
Normal bilgisayarlarda bilginin en küçük birimi olan bitler varken, kuantum bilgisayarlarda ise kübitler var. Ama bu kübitlerin bitlerden bir farkı var.
Bitler 1 ya da 0 olmak zorundayken, kübitler 1 ya da 0 olmanın yanında aynı anda hem 1 hem de 0 olabiliyorlar. Buna süperpozisyon deniyor. İzlenmediği sürece kübit sıfır ve bir ihtimallerinden birinde olabilir ancak siz onu ölçmeye kalktığınızda iki belirli durumdan birine geçiyor. Üstelik bir de bu kübitler birbirine dolanık. Yani birbirlerinden haberdarlar.
Eee kuantum mekaniği bu.
Bu ne demek biliyor musunuz? Bu inanılmaz hızlı işlem kapasitesi demek. Bu birçok şeyi aynı anda hesaplayabilmek demek.
Mesela 4 klasik bit tek seferde 2 üzeri 4 farklı durumun sadece birinde bulunabilirken, 4 kübit aynı anda bu 16 kombinasyonun hepsinde bulunabilir. Bu da şu demek. Elinizdeki bu sistemle hepsi aynı anda gerçekleşen bir sürü hesap yapabilirsiniz.
Eğer bu günlerde eski bir bilgisayar kullanmak zorunda kalıyorsanız mesela, bir de bilgisayarın hafızası çok fazla doluysa, örneğin bir “Word” belgesi arattığınızda işlemciniz sırayla verilerin her birini teker teker test eder ve bu oldukça uzun bir zaman alır.
Günümüzün bilgisayarları bunu çok daha hızlı yapabilsede, terabaytlarca hatta petabaytlarca, eksabaytlarca verinizin olduğunu düşünün. Bu süreç günlerinizi hatta yıllarınızı dahi alabilir. Ama bir kuantum bilgisayarınız varsa bu sürenin yalnızca kareköküne ihtiyacınız var.
Bir örnek vermek gerekirse klasik bir bilgisayarın 10 günde hesaplayabileceği bir veriyi, bir kuantum bilgisayar 2 saatte hesaplayabilir. Ama dikkat edin kareköküne indirgediği için klasik bilgisayarın hesaplama süresi arttığında yapacağınız tasarruf da artıyor. Mesela klasik bilgisayarın 1 yılda yapabileceği bir hesaplamayı kuantum bilgisayar bu sefer sadece 12 saatte hesaplıyor.
Bu sizin de aklınıza bir şey getirdi mi? Normalde mesela benim bu Youtube kanalı için kullandığım şifre 12 basamaklı harflerden ve sayılardan oluşan karmaşık bir şifreyse normal bir bilgisayarın bütün ihtimalleri denemesi yıllar alabilir. Ama kuantum bilgisayarına sahip bir hacker için bu çocuk oyuncağı olurdu.
Kuantum bilgisayar nerelerde kullanılacak?
Neyse ki böyle bir tehlike yok çünkü “kuantum bilgisayar” bizim evimize, cebimize girebilecek bir şey değil. Çünkü kuantum bilgisayarlar klasik bilgisayarlarda yaptığımız şeyleri yapabilmeyi vaat etmiyor bize. Kuantum bilgisayarlarda GTA 5 oynayıp, arka planda Ben Fero dinlemeyeceğiz. Ya da Youtube videosu izleyip, maillerimizi de kontrol etmeyeceğiz.
Onun kullanım alanları farklı. Daha ziyade sanayi, teknoloji, ve istihbarat alanlarında, bilim insanlarının işine yarayacak karmaşık ve büyük verileri hesaplamada kullanılıyor. Çünkü geleceğin savaşları topla tüfekle olmayacak. Olmuyor da. Geleceğin savaşlarında topun tüfeğin yerini bilgi ve zeka alacak. Amerikan Ulusal Güvenlik Dairesi’nin bu işe neden bir sürü para yatırdığını şimdi anladım galiba.
Sonuç:
İşte bu yüzden dostlarım ben bu kanalda en çok bilim ve teknoloji anlatıyorum. Çünkü geleceğin dünyasında bilim ve teknoloji trenini kaçıranlar, aynen sanayi devrimini yakalayamayan toplumlar gibi geri kalacak hatta yok olacaklar. İşte bu yüzden bu içeriklerin daha çok izlenmesi daha çok konuşulması lazım. Çünkü biz bugün bunları konuşursak gençlerimiz de konuşacak, belki burada anlattığımız bir konudan ilham alıp geleceğini ona göre şekillendirecek. Eğer konuşmazsak İbn-i Sina’nın da dediği gibi bilim ve sanat itibar görmediği toplumları terk edecek.
Kaynaklar ve İleri Okuma:
https://www.iberdrola.com/innovation/what-is-quantum-computing
https://tr.wikipedia.org/wiki/Moore_yasas%C4%B1
https://e-bergi.com/y/moore-kanunu/
https://tr.wikipedia.org/wiki/Transist%C3%B6r
https://www.bbc.com/news/technology-25588605
https://www.bbc.com/turkce/haberler-dunya-47868739
https://en.wikipedia.org/wiki/Busicom
https://tr.wikipedia.org/wiki/Moore_yasas%C4%B1
