Teknolojik bir çağda yaşıyoruz, ancak daha gelecek çok şey var. Son yıllarda, büyük şirketler, bildiğimiz dünyayı dönüştürmeye hazır görünen kuantum hesaplamada küçük ama önemli adımlar attılar. Aşağıda listelenen potansiyel kullanımlar, mobiliteden sağlık hizmetlerine kadar her şeyi etkileyecektir. Tıpkı 1950'lerde klasik bilgisayarlar ve ilgili teknolojiler için günümüz uygulamalarından bazılarını görebildiğimiz gibi, kuantum bilgisayarlar için ortaya çıkan uygulamalar bizi şaşırtabilir. Bu blogda, kuantum hesaplama ve nasıl çalıştığı hakkında her şeyi ve Google veya IBM dahil satın alabileceğiniz en iyi hisse senedini öğreneceksiniz.
Kuantum hesaplama nedir?
Kuantum hesaplama, karmaşık sorunları geleneksel bilgisayarlardan daha hızlı çözmek için bilgisayar bilimi, fizik ve matematiği birleştiren çok disiplinli bir alandır. Kuantum bilişim, hem donanım araştırmasını hem de uygulama geliştirmeyi kapsar. Kuantum bilgisayarlar, süperpozisyon ve kuantum girişimi gibi kuantum mekaniksel etkileri kullanarak bazı problem türlerini geleneksel bilgisayarlardan daha hızlı çözebilir. Fiziksel sistemlerin makine öğrenimi (ML), optimizasyonu ve simülasyonu, kuantum bilgisayarların bu tür hız iyileştirmeleri sağlayabildiği bazı uygulamalardır. Finansta portföy optimizasyonu veya kimyasal sistemlerin simülasyonu, gelecekteki kullanım durumları olabilir ve şu anda piyasadaki en güçlü süper bilgisayarlar için bile ulaşılamayan sorunları çözebilir.
Kuantum Hesaplama Nasıl Çalışır?
Kuantum hesaplamanın nasıl çalıştığı sorulduğunda kişinin yanıtı ne olur? Kapsamlı bir inceleme yapalım. Kuantum bilgisayarlar ile geleneksel bilgisayarlar arasında bazı benzerlikler vardır. Örneğin her iki bilgisayar türü de genellikle çipler, devreler ve mantık kapıları içerir. Faaliyetlerine algoritmalar (temel olarak sıralı talimatlar) rehberlik eder ve bilgileri birler ve sıfırlardan oluşan ikili bir kod kullanarak kodlarlar.
Fiziksel öğeler, bu birleri ve sıfırları kodlamak için her iki tür bilgisayar tarafından kullanılır. Bu cihazlar, klasik bilgisayarlarda iki durumdaki bitleri (ikili basamaklar) temsil eder; örneğin, bir akım açık veya kapalıdır ve bir mıknatıs yukarı veya aşağıyı gösterir. Kuantum bilgisayarlar, verileri kökten farklı şekillerde işleyen kuantum bitlerini veya kübitleri kullanır. Klasik bitler yalnızca bir veya sıfırı temsil edebilirken, bir kübit, durumu ölçülene kadar bir ve sıfırın üst üste gelmesi durumunda olabilir.
Ayrıca, birkaç kübitin durumu birbirine karışabilir, bu da onların kuantum mekaniksel olarak birbirlerine bağlı oldukları anlamına gelir. Süperpozisyon ve dolaşıklık, kuantum bilgisayarlara geleneksel bilgi işlemde bulunmayan özellikler sağlar. Qubit'ler, atomları, iyonlar veya elektronlar olarak bilinen elektrik yüklü atomları manipüle ederek veya litografi olarak bilinen bir baskı tekniği kullanarak süper iletken qubit devreleri gibi yapay atomlar olarak adlandırılan nanomühendislik tarafından oluşturulabilir.
Kuantum Hesaplamanın İlkeleri Nelerdir?
Kuantum bilgisayar, kuantum ilkeleri temelinde çalışır. Süperpozisyon, dolaşıklık ve eşevresizlik, kuantum ilkelerini tamamen kavramak için hakim olunması gereken kelimelerden sadece birkaçıdır. Aşağıda bu ilkelere daha ayrıntılı olarak bakalım.
1 numara. süperpozisyon
Süperpozisyon, klasik fizikteki dalgalara benzer şekilde, başka bir geçerli kuantum durumu oluşturmak için iki veya daha fazla kuantum durumunu birleştirebileceğinizi belirtir. Her kuantum durumu alternatif olarak iki veya daha fazla farklı benzersiz durumun toplamı olarak temsil edilebilir. Bu kübit süperpozisyonu, kuantum bilgisayarlara içsel paralelliklerini vererek, aynı anda milyonlarca işlemi yürütmelerine olanak tanır.
2 numara. Dolaşma
Kuantum dolaşıklığı, iki sistem o kadar yakından bağlantılı olduğunda gerçekleşir ki, birbirlerinden ne kadar uzakta olurlarsa olsunlar, birinin bilgisi diğerinin anında bilgisini sağlar. Kuantum işlemciler, diğerini ölçerek bir parçacık hakkında bilgi çıkarabilir. Örneğin, bir kübit dönerse diğerinin her zaman aşağı döneceğine ve tersinin olacağına karar verebilirler. Kuantum dolaşıklığı nedeniyle, zor problemler kuantum bilgisayarlar tarafından daha hızlı çözülebilir.
Bir kuantum durumunu ölçtüğünüzde, dalga fonksiyonu çöker ve sıfır veya bir elde edersiniz. Qubit, bu bilinen veya öngörülebilir durumda klasik bir bit olarak işlev görür. Dolaşma, kübitlerin durumlarını diğer kübitlerle ilişkilendirme kapasitesini ifade eder.
#3. uyumsuzluk
Uyumsuzluk, bir kübitin kuantum durumunun kaybıdır. Radyasyon gibi çevresel etkiler, kübitlerin kuantum durumlarının çökmesine neden olabilir. Qubitleri dış alanlardan koruyan özel yapılar geliştirmek gibi, durumun uyumsuzluğunu geciktirmeye çalışan çok sayıda unsurun tasarlanması, bir kuantum bilgisayarın yapımında önemli bir mühendislik zorluğudur.
Bir Kuantum Bilgisayarın Bileşenleri Nelerdir?
Kuantum bilgisayarlar, geleneksel bilgisayarlar gibi donanım ve yazılıma sahiptir.
1 numara. kuantum donanımı
Üç bileşen, kuantum donanımını oluşturur.
- kuantum veri düzlemi: Kuantum veri düzlemi, kuantum bilgisayarının çekirdeğidir ve fiziksel kübitleri ve onları yerinde tutmak için gerekli yapıları içerir.
- Kontrol ve ölçüm düzlemi: Dijital sinyaller, kontrol ve ölçüm düzlemi tarafından analog veya dalga kontrol sinyallerine dönüştürülür. Kuantum veri düzlemindeki kübitler üzerindeki işlemler bu analog sinyaller tarafından gerçekleştirilir.
- Kontrol işlemci düzlemi ve ana işlemci: Kuantum algoritması veya işlem dizisi, kontrol işlemci düzlemi tarafından uygulanır. Ana işlemci, kuantum yazılımı ile iletişim kurar ve kontrol ve ölçüm düzlemlerine bir dijital sinyal veya bir dizi klasik bit gönderir.
2 numara. kuantum yazılımı
Kuantum yazılımı, benzersiz kuantum algoritmalarını uygulamak için kuantum devrelerini kullanır. Bir kuantum devresi, temeldeki kübitlerde gerçekleştirilecek bir dizi mantıksal kuantum işlemini tanımlayan bir bilgi işlem rutinidir. Kuantum algoritmaları, çeşitli yazılım geliştirme araçları ve çerçeveleri kullanılarak kodlanabilir.
Şirketler Kuantum Bilişimi Nasıl Kullanıyor?
Kuantum bilişim, işletmeleri dönüştürme potansiyeline sahiptir. Aşağıda kullanım örneklerine ilişkin bazı örnekler verilmiştir:
1 numara. makine öğrenimi
Makine öğrenimi (ML), bilgisayarların daha iyi tahminler ve muhakemeler yapmasına yardımcı olmak için büyük miktarda veriyi inceleme sürecidir. Kuantum hesaplama araştırması, bilgi işlemenin fiziksel sınırlarını araştırıyor ve temel fizikte yeni bir çığır açıyor. Kimya, optimizasyon ve moleküler modelleme dahil olmak üzere birçok bilim ve endüstri disiplini bu çalışmadan yararlanmaktadır. Ayrıca finansal hizmetlerde piyasa hareketlerini tahmin etmek için ve üretimde süreçleri optimize etmek için daha fazla kullanılmaya başlandı.
#2. optimizasyon
Kuantum bilişim, araştırma ve geliştirmeyi, tedarik zinciri optimizasyonunu ve üretimi iyileştirme potansiyeline sahiptir. Örneğin, karmaşık süreçlerde yol planlaması gibi öğeleri optimize ederek, üretim süreciyle ilgili maliyetleri azaltmak ve döngü sürelerini kısaltmak için kuantum bilişimi kullanabilirsiniz. Diğer bir uygulama ise, borç verenlerin nakdi serbest bırakmasına, faiz oranlarını düşürmesine ve hizmetlerini iyileştirmesine olanak tanıyan kredi portföyü kuantum optimizasyonudur.
#3. Simülasyon
Sistemleri doğru bir şekilde taklit etmek için gereken hesaplama çabası, tıbbi bileşiklerin ve malzemelerin karmaşıklığı ile katlanarak artar. Yaklaşım yaklaşımlarını kullansalar bile, çağdaş süper bilgisayarlar bu simülasyonların gerektirdiği doğruluk düzeyine ulaşmaktan acizdir. Kuantum hesaplama, kimyadaki en zor hesaplama sorunlarından bazılarını çözme potansiyeline sahiptir ve bilim adamlarının şu anda zor olan kimyasal simülasyonlar gerçekleştirmesine izin verir. Örneğin Pasqal, kimya simülasyonlarını yürütmek için QUBEC hesaplama yazılımını yarattı. QUBEC, bilgi işlem kaynaklarının otonom olarak sağlanması, işleme öncesi ve sonrası klasik hesaplamalar ve hata azaltma gibi kuantum hesaplama faaliyetlerini yürütmek için gereken ağır işleri otomatik hale getirir.
Kuantum Hesaplamanın Sınırlamaları
Kuantum bilişim, geniş bir sektör yelpazesinde geliştirme ve sorun çözümü için muazzam bir vaatte bulunuyor. Ancak, şu anda sınırlamaları vardır.
- Qubit ortamındaki en küçük bozulma, uyumsuzluk veya bozulmaya neden olabilir.
- Bu, hesaplamaların çökmesine veya hataların oluşmasına neden olur. Daha önce belirtildiği gibi, bir kuantum bilgisayar, bilgi işlem sırasında tüm dış parazitlerden korunmalıdır.
- Hesaplama aşamasındaki hataların onarımı mükemmelleştirilmemiştir. Sonuç olarak, hesaplamalar güvenilir olmayabilir. Qubit'ler dijital veri bitleri olmadığından, geleneksel bilgisayarlar tarafından kullanılan geleneksel hata düzeltme prosedürlerinden yararlanamazlar.
- Hesaplamalı bulgular alınırken veri bozulması meydana gelebilir. Ölçüm eylemini garanti eden belirli bir veri tabanı arama algoritması gibi gelişmeler, kuantum durumunun doğru yanıt tutma vaadine dönüşmesine neden olur.
Güvenlik ve kuantum kriptografisi henüz başlangıç aşamasında. - Kübitlerin azlığı, kuantum bilgisayarların tam potansiyellerini gerçekleştirmelerini engeller. 128'den fazlası henüz araştırmacılar tarafından üretilmedi.
Kuantum Bilişim Hisse Senedi 2023'ü Bekliyor
Bu bölümde, yatırım yapılacak kuantum bilgi işlem stoklarının yanı sıra satın alınacak "en iyi" kuantum bilgi işlem stoklarını ele alacağız. Bunlar aşağıdaki gibidir:
1 numara. Google Kuantum Bilişim Hisse Senedi
Ne kadar uğraşırsak uğraşalım, Google (GOOG) Alphabet'i arayamayız. Google kuantum bilgi işlem hissesinden gelen son önemli haber, bir kuantum kristali yarattığı iddiasıydı. Tüm çabalarımıza rağmen, bu başarıyı yeterince açıklayan tek bir makale bulamadık. Google, kuantum bilgisayarını 2029 yılına kadar tamamlamak için milyarlarca dolar yatırım yapıyor. Şirket, bu hedefe ulaşmasına yardımcı olmak için Kaliforniya'da Google AI kampüsünü kurdu. Kurulduktan sonra, Google kuantum bilgi işlem stoğu, bulut tabanlı bir kuantum bilgi işlem hizmetini başlatabilir. Bu yüzden bu alana göz kulak olun.
2 numara. Honeywell Kuantum Bilişim Hisse Senedi
Honeywell (HON), özel bir şirket olan Cambridge Quantum Computing ile yakın bir şekilde çalışmaktadır ve az önce yeni bir şirketin doğuşunu duyurdu. Ayrıca Honeywell Quantum Solutions (HQS) ve Cambridge Quantum (CQ), Honeywell'in 270 ila 300 milyon $ yatırım yapacağı yeni (adsız) bir firma oluşturmak için birleşecek. Honeywell, CQ hissedarlarının %45'ten fazlasına sahip olmasıyla yeni firmanın en büyük hissedarı olacak.
#3. IBM Kuantum Hesaplama Stoğu
IBM Quantum Computing Stock (IBM), çok fazla Rometty Kool-Aid'den kaynaklanan büyük bir akşamdan kalma durumundan hâlâ kurtulmaya çalışıyor, ancak yeni CEO'larının radarında kuantum bilişim var. Ayrıca IBM Quantum Computing Stock, işletmelere ve topluma kuantum bilişimin faydalarından yararlanma konusunda yardımcı olmayı amaçlıyor ve 1,000 yılına kadar 2023'den fazla qubit işlemci oluşturma hedefi belirledi.
#4. Microsoft Kuantum Hesaplama Hisse Senedi
Microsoft hisse senedi (MSFT), kuantum hesaplama da dahil olmak üzere çeşitli alanlarda çalışan 2 trilyon dolarlık bir teknoloji canavarıdır. Microsoft'un Azure Quantum platformu, işletmelere kuantum teknolojisine erişim sağlar.
#5. Diğerleri
JPMorgan Chase ve Visa gibi finansal hizmetler şirketleri, kuantum hesaplama ve ilgili teknolojiyle ilgileniyor.
Kuantum Bilgisayar ve Klasik Bilgisayar
Geleneksel bilgisayarlarla karşılaştırıldığında, kuantum bilgisayarlar daha temel bir yapıya sahiptir. Bellek ve işlemciden yoksundurlar. Bir kuantum bilgisayar, bir süper iletken kübit koleksiyonundan başka bir şey değildir. Bilgi, kuantum ve geleneksel bilgisayarlar tarafından farklı şekilde işlenir.
Qubit'ler, kuantum bilgisayarlarda çok boyutlu kuantum algoritmalarını yürütmek için kullanılır. Kübitler eklendikçe, işleme yetenekleri katlanarak artar. Geleneksel bir işlemci, birden çok programı yürütmek için bit kullanır. Ek bitler eklendikçe güçleri doğrusal olarak artar. Geleneksel bilgisayarlar önemli ölçüde daha az bilgi işlem gücüne sahiptir. Klasik bilgisayarlar hatasız oldukları için sıradan işler için idealdir. Kuantum bilgisayarlar, üst düzey görevler için en uygun olanlardır.
Klasik bilgisayarlar herhangi bir özel bakım gerektirmez. Aşırı ısınmayı önlemek için basit bir dahili fan kullanabilirler. Kuantum işlemciler en küçük titreşimlerden bile izole edilmeli ve son derece soğuk tutulmalıdır.
Kuantum Bilişime Nasıl Başlayabilirsiniz?
Kuantum hesaplamayı denemek istiyorsanız, yerel sisteminizde bir kuantum donanım emülatörü ile başlayabilirsiniz. Emülatörler, geleneksel bir bilgisayarda kuantum olaylarını simüle eden yazılım parçalarıdır. Ayrıca tahmin edilebilirler ve kuantum durumlarının gözlemlenmesini sağlarlar. Kuantum donanım süresine yatırım yapmadan önce algoritmaları test etmek için kullanılabilirler. Bununla birlikte, gerçek kuantum davranışını yeniden üretemezler.
Kuantum Bilişim Gerçekte Ne Yapar?
Kuantum hesaplama, matematiksel problemleri çözmek ve kuantum modellerini çalıştırmak için kuantum teorisini kullanır. Fotosentez, süper iletkenlik ve karmaşık moleküler oluşumlar gibi kuantum sistemlerini modellemek için kullanılır.
Kuantum Bilgisayarlar Şimdi Var mı?
Bu süper güçlü aygıtlar, kuantum fiziğinin özelliklerinden yararlanan, hararetle tartışılan, yaklaşmakta olan bir teknolojidir. Geçen yılın Kasım ayında IBM, yalnızca 433'de inşa edilen selefinden üç kat daha güçlü olan yeni bir 2021 qubit işlemci olan Osprey'i duyurdu.
Kuantum Hesaplama Ne Kadar Gerçekçi?
Kuantum hesaplama elbette gerçektir, ancak sanıldığı gibi olmayabilir. Hala birçok sınır var, ancak kuantum hesaplamayı iyileştirecek yeni teknolojiler ortaya çıktıkça, endüstrilerdeki uygulamaları da ortaya çıkıyor.
Bir Kuantum Bilgisayar Hangi Sorunları Çözebilir?
Şu anda en güçlü süper bilgisayarda çözülmesi uzun yıllar alan karmaşık sorunlar, potansiyel olarak saniyeler içinde çözülebilir. Geleceğin kuantum bilgisayarları, iklim değişikliği ve gıda güvenliği gibi varoluşsal kaygıların çözümüne yardımcı olarak, matematik ve bilimde daha önce hayal bile edilemeyen ufukların kilidini açabilir.
Kuantum Bilişimden Ne Kadar Uzaktayız?
Sınırlı bir biçimde, kuantum hesaplama zaten mevcuttur. Bununla birlikte, geleneksel bilgisayarların 1970'lerde ve 1980'lerde laboratuvarlardan ve büyük işletmelerden her büyüklükteki işletmeye ve evlere yayılmasına benzer şekilde, önümüzdeki beş ila on yıl içinde ana akıma girmesi olasıdır.
Alt çizgi
Kuantum hesaplama, geleneksel hesaplama ile aynı değildir. Hem 1 hem de 0 olabilen kübitleri kullanır. Geleneksel bilgisayarlardaki bitler yalnızca 1 veya 0 olabilir. Sonuç olarak, kuantum hesaplama önemli ölçüde daha hızlı ve daha güçlü hale geldi. Çok çeşitli son derece karmaşık ve değerli görevlerin üstesinden gelmek için kullanılması bekleniyor. Şu anda sınırlamaları olsa da, geniş bir endüstri yelpazesindeki birçok yüksek güçlü şirket tarafından çalıştırılmaya ayarlanmıştır.
İlgili Makaleler
- YÖNETİM KURAMLARI: İşyerinde Farklı Yönetim Kuramları
- YÖNETİM KURAMLARI: İş Yerinde Kavramlar ve En Önemli Yönetim Kuramları
- BULUT BİLGİSAYAR: Tanımı, Türleri, Artıları, Eksileri ve PDF (Ayrıntılı 2023 Kılavuzu)
- BULUT MÜHENDİSİ: Tanım, Görevler, Meslekler, Maaş ve Nasıl Olunur?
- Uçak Bileti Ne Zaman Alınır 2023: En İyi Kolay Kılavuz
Referanslar
