Teknoloji I Bilgisayar
KUANTUM BİLGİSAYARLAR ÇAĞINA DOĞRU
Y
ıllar boyunca gökbilimciler evrendeki en
soğuk yerin, sıcaklığın mutlak sıfır noktasının çok az üstünde -272°C civarında gezindiği Boomerang Nebula adı verilen ve
Dünyadan 5,000 ışık yılı uzaklıkta olan masif gaz bulutu olduğuna inanmıştır. Ancak
bilim adamlarının 5,000 ışık yılı kadar uzağa gittiği anlaşılmıştır. Evrendeki en soğuk yer gerçekte Vancouver’ın hemen doğusunda Burnaby ismindeki küçük bir şehirdir.
Burnaby D-Wave ismindeki bilgisayar şirketinin genel merkezidir. En popüler ürünü ve sadece beş tane olan D-Wave
Two 3 m yüksekliğinde bir siyah kutudur. İçinde yaklaşık
20 milikelvin (milikelvine alışık değilseniz yaklaşık -273.
I°C, Boomerang Nebulasından yaklaşık I° daha soğuk) civarında soğutulmuş niyobyumlu bilgisayar çipi barındıran
silindirik bir soğutma aparatı vardır. Karşılaştırma yapılırsa
yıldızlararası uzay yaklaşık 80 kat daha sıcaktır.
D-Wave Two olağandışı bir bilgisayardır ve D-Wave de
olağandışı bir şirkettir. Küçüktür, sadece 114 kişi çalışmaktadır ve konumu Silicon Vadisinin dışında kalmasını sağlar.
Ancak yatırımcıları arasında Skype ve Tesla Motoru kuran
ünlü Menlo Park, Kalif. girişim sermayesi firması Draper Fisher Jurvetson vardır. Ayrıca geleceği görmesi ile meşhur
Amazon kurucusu Jeff Bezos ve CIA’nın ileri teknoloji yatırım kolu olarak daha iyi bilinen In-Q-Tel ismindeki ekip tarafından da desteklenmektedir. Benzer şekilde D-Wave’in
çok az sayıda müşterisi vardır, ancak tanınmış ve prestij sahibi müşterilerdir: Lockheed Martin savunma yüklenicisi;
NASA’nın ev sahipliğini yaptığı ve büyük oranda Google
tarafından finanse edilen programlama laboratuarı; ve
D-Wave yöneticilerinin ismini vermek istemedikleri ABD
istihbarat birimi.
D-Wave’in bu kadar az sayıda müşteriye sahip olmasının
nedeni kuantum bilgisayarı adı verilen yeni tipte bir bilgisayar yapmasıdır, bu bilgisayar o kadar radikal ve gariptir
ki insanlar hala ne işe yaradığını ve nasıl kullanılacağını
anlamaya çalışıyor. Muazzam büyüklükte yeni bir hesaplama gücü kaynağı sunmaktadır- şifreleme biliminden
nano-teknolojiye, ilaçlardan yapay zekaya geniş bir yelpazede devrim niteliğinde sonuçlar doğuracak ve klasik
bilgisayarla çözümü yüzyıllar sürecek problemleri çözme
potansiyeline sahiptir.
Her halükarda bu teoridir. Çoğu doktor derecesine
ve önemli bir akademik üne sahip bazı eleştirmenler
D-Wave’in makinelerinin hiçbir surette kuantum bilgisayarı olmadığını düşünmektedir. Ancak D-Wave’in müşterileri,
yaklaşık 10 milyon $ fiyatla bunları her halükarda almaktadır, zira gerçekten işe yaraması durumunda mikroprosesörün icadından bu yana ileriye doğru atılan en büyük adım
olabilir.
BİR BAKIMA kuantum hesaplama 20. yüzyılın en büyük
bilimsel taahhüdünü; kuantum fiziği ve dijital hesaplamanın evliliğini temsil etmektedir. Kuantum fiziği klasik
fiziğin eksikleri nedeniyle ortaya çıkmıştır: her ne kadar
yüzyıllar boyunca eksiksiz olarak kabul edildiyse de 20.
yüzyılın başında klasik fiziğin açıklayamadığı fiziksel olaylar
olduğu açıkça görülmüştür. Max Planck ve Albert Einste-
KUANTUM FİZİĞİ: KILAVUZ
KARMAŞIK? EVET, ANCAK ATOMALTI PARTİKÜLLERİN DÜNYASINI
AÇIKLAMAK İÇİN ELİMİZDEKİ EN İYİ ARAÇTIR.
BİLGİSAYAR
YAPILANDIRMA
TEORİ
Erwin Schrödinger kuantum
süperpozisyonunun garipliğini gösteren
ünlü düşünce deneyini yarattı.
RADYASYON
KAYNAĞI
Bir kedi zehir şişesi ve
radyasyon kaynağı ile birlikte
bir kutu içersine kapatılır. Kaynak
radyoaktif bir partikül yaydığında
–yüzde elli-elli olasılıktır- şişe
parçalanır ve zehir serbest kalır
ve kediyi öldürür.
MONİTÖR
ZEHİR
www.ozetkitap.com
Kuantum mekaniği:
gözlemleninceye kadar
kedinin eşzamanlı
olarak canlı ve ölü
-süperpozisyondaolduğunu söyler.
Kutuyu açma hareketi
süperpozisyonu çöktürür,
kediyi klasik durumuna
geri döndürür ve canlı
veya ölü hale gelmesini
sağlar.
Kuantum bilgisayarı,
hesaplamayı
hızlandırmak için
kuantum etkilerininsüperpozisyon
gibi- avantajından
faydalanarak verileri
işler.
in dahil olmak üzere çok sayıda parlak fizikçi istisnaları da
kapsayacak şekilde, özellikle foton ve elektron gibi atomik
partiküllerin hareketini açıklamak için yeni kurallar grubu
hazırlamaya başladı.
Bu kuralların çok tuhaf olduğu ortaya çıktı. Aynı zamanda
kuantum sisteminin birden fazla konumda ve hatta aynı
zamanda birden fazla yerde olabileceğini öne süren süperpozisyon gibi prensipleri içeriyordu. Belirsizlik prensibi
bir diğeridir: bir partikülün pozisyonunu ne kadar kesin
bilebilirsek ne kadar hızlı seyahat ettiğini o kadar az kesinlikle bilebiliriz. Her ikisini de aynı zamanda bilemeyiz.
Einstein sonunda kuantum mekaniğinin o kadar mantıksız olduğunu buldu ki yanlış veya son derece eksik olduğunu reddetti. Ünlü deyişiyle, “Tanrının dünya ile kumar
oynadığına inanamıyorum.”
Modern programlama dönemi Alan Turing’in çalışması ile
1930’larda başladı, ancak Nobel ödüllü eksantrik Richard
Feynman Klasik olanların yerine kuantum kuralları ile işletilen bir bilgisayar yapsak ne olurdu? Yapılabilir miydi? Yapılabilirse, nasıl? Ve daha önemlisi herhangi bir nokta olur
muydu? gibi soruları sormaya ancak 1980’lerde başladı.
Son sorunun cevabının evet olduğu kısa sürede ortaya
çıktı. Alışılmış bilgisayarlar (veya kuantum snoblarının adlandırdığı şekilde klasik bilgisayarlar) bit formundaki bilgi
ile çalışır. Her bit her zaman 1 veya 0 olabilir. Aynı şey isteğe göre büyük klasik bit koleksiyonu için de doğrudur; bu
neredeyse bilgi teorisi ve dijital hesaplamanın bizim bildiğimiz şekildeki temelidir. Dolayısıyla klasik bir bilgisayara
soru sorduğunuzda, cevap bulabilmek için düzenli, lineer
tarzda ilerlemek zorundadır.
Şimdi kuantum kurallarına göre işleyen bir bilgisayar hayal edin. Süperpozisyon prensibi sayesinde bitleri aynı zamanda 1 ve 0, veya 1ve 0 olabilir.
Kuantum biti superpozisyon durumunda iki tane eşit
oranda muhtemel olasılık olarak mevcuttur. Bir teoriye
göre, o anda iki tane farklı evrende aynı anda işlemektedir.
Bir tanesinde 1 diğerinde ise 0’dır; fizikçi David Deutsch
bir tarihte kuantum hesaplamayı “paralel evrenler arasında
işbirliği ile yararlı görevlerin gerçekleştirilmesini sağlayan
ilk teknoloji” olarak tanımlamıştır. Bu hem heyecan verici
şekilde garip hem de inanılmaz şekilde yararlıdır. Tek bir
kuantum biti (veya kaçınılmaz olarak kübit olarak adlandırılmaktadır) aynı anda iki durumda olabildiğinde aynı
anda iki tane hesaplama yapabilir. İki tane kuantum biti
dört tane, üç tane kuantum biti sekiz tane eşzamanlı hesaplama yapabilir, ve böyle devam eder. Güç üssel olarak
büyümektedir.
D-Wave Two’nun kalbindeki aşırı soğutulmuş niyobyum
çipi 512 kubite sahiptir, dolayısıyla teoride 2512 işlemi eşzamanlı olarak yapabilir. Bu evrendeki atomdan daha fazla
hesaplamadır. D-Wave’in iş geliştirme ve stratejik ortaklık
müdürü ve yapay zekada doktora derecesine sahip ve
bir zamanlar Camridge’de Stephen Hawking’in araştırma
asistanı olarak görev yapmış Colin Williams şunları söylemektedir: “Bu sadece nicel bir değişiklik değildir. Makinemizin erişim sağladığı fiziksel etkinin cinsi ne kadar büyük
yaparsanız yapın süper bilgisayarlarda kullanılır cins değildir. Dünyanın daha önce hiç görmediği tipte bir bilgisayar
yapmak için gerçeklik kumaşından tamamen yeni bir tarzda istifade ediyoruz.”
DOĞAL OLARAK, çok sayıda insan bir tane istiyor. Günümüz büyük Veri çağı ve kendimizi bilgiye gömüyoruz
– araştırma sorguları, genomlar, kredi kartı alışverişleri,
telefon kayıtları, perakende işlemleri, sosyal medya, jeolojik araştırmalar, iklim verileri, güvenlik kamerası videoları,
sinema önerileri – ve D-Wave ise tam bu anda çok parlak
yeni bir kürek satmaya başlıyor. Draper Fisher Jurvetson
şirketinin idari müdürlerinden birisi olan Steve Jurvetson
şunları söylüyor: “Bunların bir tanesi ile idarecilerin riskleri
en aza indirmek için ne yapacağını ve neden olabileceği
PROBLEM
ÇÖZME
KLASİK
BİLGİSAYARLAR
1 veya 0 olabilen tekli bilgi
birimi olan bit formundaki
verileri işler. Bu tüm dijital
hesaplamaların temel
ilkesidir.
KUANTUM
BİLGİSAYARLARI
Kuantum süperpozisyonu
nedeniyle aynı anda
hem 1 hem de 0 olabilen
kuantum bitleri veya
kübitler kullanılır.
DAHA HIZLI
HESAPLAMA
Verileri çoklu halde var
olabildiği için kuantum
bilgisayarı işlemleri tek
tek yapmak yerine eş
zamanlı olarak çoklu işlem
gerçekleştirebilir.
www.ozetkitap.com
D-Wave’in kuantum
bilgisayarı
optimizasyon
adı verilen
problemlerde
etkilidir – birkaç
tane hedef
aracılığıyla en etkin
yolun seçilmesi
gibi.
Bu tipte problemler
borsa simsarlığı,
yazılım tasarımı ve
tıp gibi alanlarda
mevcuttur.
Teknoloji I Bilgisayar
KUANTUM
HESAPLAMA
DÜNYAYI NASIL
DEĞİŞTİREBİLİR
GÜVENLİ UÇAKLARIN
TASARIMI
Lockheed Martin
halihazırda klasik
bilgisayarlar için çok
karmaşık olan jet yazılımını
test etmek için kullanmayı
planlamaktadır.
UZAK GEZEGENLERİN
KEŞFEDİLMESİ
Kuantum bilgisayarı
teleskoplarla toplanan
büyük miktarda veriyi
analiz edebilecektir.
‘siyah kuğu’1 olayını kim bilebilir? Bilgisayar satıcılarının çoğu için bu bir silahlanma yarışıdır.”
Edward Snowden tarafından sızdırılan ve geçen
ay yayınlanan dokümanlardan birisi NASA’nın
Penetrating Hard Targets (Zor Hedeflere Doğru)
kod adlı 80 milyon $’lık bir kuantum-bilgisayar
projesi olduğunu ortaya çıkardı. Bunun nedeni: çevrimiçi olarak kullanılan kriptolamanın
çoğunun klasik bilgisayarların iki büyük üssün
ürünü olan bir sayının faktörlerini bulmasının
yıllar alabileceği gerçeğine dayalı olmasıdır. Kuantum bilgisayarı ise bu işlemi bir gecede çok
sayıda kriptolamayı hükümsüz kılacak kadar
hızlı yapabilir. NASA’nın neden ilgi gösterdiğini
kolaylıkla anlayabilirsiniz.
Kuantum hesaplamanın temelindeki teori makul surette açıkken fiili uygulamanın sıkıcı bir
şekilde güç olduğu görülmektedir. Öncelikle
kuantum bilgisayarı ile nasıl çalışabileceğimiz
hakkında keskin sınırlar vardır. Kriptoloji ve
kuantum sistemlerinin simülasyonu şu anda
en ümit verici uygulamalardır, ancak kuantum
bilgisayarları hala birçok açıdan doğru problemi arayan bir çözümdür. Diğer taraftan yapılandırılmaları oldukça zordur. Maksimum düzeyde etkin olabilmek için kubitlerin kuantum
davranışı göstermesi gerekir, süperpozisyonun
yanı sıra aynı zamanda birbirine dolanma (entanglement) (iki veya daha fazla partikülden
oluşan kuantum halleri birbirine bağlandığında) ve kuantum tüneli oluşturma (Google’a sor)
gereklidir. Bu da ancak kendi ortamlarından etkin şekilde ayrıldığında yapılabilir – hiçbir vibrasyon, elektromanyetizma ve ısı olmamalıdır.
Hiçbir bilgi kaçamaz: dış dünya ile herhangi bir
iletişim hesaplamalar içine hataların sızmasına
neden olacaktır. İzole edilmiş hallerinde hala
onları kontrol edebilir olmanız gerektiği gerçeği ile durum daha da zorlaşmaktadır. Nasıl
kübit yapılandırılacağı ile ilgili çok sayıda düşünce tarzı vardır – D-Wave bunu çok düşük sıcaklıklarda süper iletken hale gelen niyobyum
halkaları formunda gerçekleştirir – ancak tüm
kuantum-hesaplaması çabaları bu problem ile
uğraşmaktadır.
1990’ların ortalarından beri bilim adamları birkaç tane kuantum biti sistemini kurmakta ve
birbirine dolandırmaktadır, ancak ilerleme çok
yavaştır. 2010 yılında Avusturya’da Inssbruck
Üniversitesindeki laboratuar 14 tane dolanık
(entangled) kubitten oluşan dünyanın ilk sisteminin tamamlandığını ilan etti. Maryland
Üniversitesinden Christopher Monroe ve Joint
Quantum Kuruluşu dünya rekoru olabilecek
20-kubitli bir sistem yarattı. Tabii ki D-Wave’i
saymadığınız sürece.
D-Wave’in kurucu ortağı ve teknolojiden sorumlu başkanı, gür kaşlara sağlam yapıya, güler
yüze ancak biraz kavgacı havaya sahip 42 yaşındaki Kanadalı Geordie Rose üniversitede yarışmalara katılan bir güreşçiydi. 1998 yılında Rose
British Columbia Üniversitesi fizik bölümünde
doktorasını bitirdi, ancak akademik çevrede
kendisi için bir gelecek göremedi. Girişimcilik
üzerine ders aldıktan sonra Rose gelecek vaat
eden iş olanağı olarak kuantum hesaplamayı
seçti. Herkesten daha fazla ipucuna sahip değildi, ancak müthiş bir kendine güvene sahipti.
Rose: “Gençken her şeyi yapabilir gibi yenilmez
hissediyorsunuz. Yani bütün o mankafalar sizin
düşündüğünüz şekilde işleri yapsa dünya iyi bir
yer olurdu. Biraz öyleydi.” Rose girişimcilik profesöründen aldığı 4,000 $’lık çek ile 1999 yılında
D-Wave’de işe başladı.
İlk beş yıl boyunca araştırma üzerine yoğunlaşmış düşünce kuruluşu olarak var oldu. Draper
Fish Jurvetson, işin çok seksi ancak çok riskli bir
girişim olduğunu düşünerek devreye 2003 yılında girdi. Jurvetson: “SpaceX ve Tesla Motors
ile aynı sepete koyardım. CEO Elon Musk bile
size başarısızlığın en olası sonuç olacağını söyleyecektir.” Rose artık kuantum bilgisayarı hakkında düşünmektense bu bilgisayarı yapmaya
hazırdı – “patent, IP, bilim kaynağı durumundan
mühendislik şirketi haline geldik.”
Siyah Kuğu ile ünlü Nassim Nicholas Taleb’in “ Black Swan” isimli ihtimal hesaplarının gerçek hayattaki yeri ve rolünü anlatan
kitabına atıf yapıyor.
1
32
www.ozetkitap.com
Rose pahallı, hassas laboratuar deneyleriyle
ilgilenmiyordu, önemli hesaplama işlerini yapabilecek yeterlikte büyük ve ticari olarak imal
edilebilecek şekilde ucuz ve sağlam makineler
yapmak istiyordu. Bunu akılda tutarak kendisi
ve çalışma arkadaşları önemli ve hala tartışmalı
olan bir karar aldılar. O zamana kadar kuantum
bilgisayarlarının çoğunda, transistör yerine kübitleri koyduğunuzda kabaca klasik bilgisayarların çalışmasına benzer olan ve kapı-modeli
yaklaşımı adı verilen kavram kullanılıyordu. O
ilk yıllarda Rose’un ortaya çıkardığı şeylerden
birisi de kullanılabilir boyutta herhangi bir kapımodeli kuantum bilgisayarının yakın bir zamanda gerçekleştirilemeyeceğiydi. Teknik problemler çok dallı budaklıydı; bugün bile kapı-modeli
kuantum bilgisayarının çarpanlarına ayırmayı
başardığı en büyük sayı 21’dir. (Bu çok zor değildir: çarpanlar 1, 3, 7 ve 21’dir). Bu nedenle Rose
açıklaması daha da tuhaf ve zor olan adiyabatik
kuantum hesaplama adı verilen farklı bir yaklaşım benimsedi. Adiyabatik kuantum bilgisayarı
kuantum tavlama denilen bir işlem sayesinde
çalışır. Bağlantılarla birbirine bağlanan kübit
ağı kalbini oluşturur. Kübitler arasında belirli
etkileşimleri belirleyen algoritma ile bağlantılar
“programlarsınız” – bu 1 ise, diğeri 0 olmalıdır ve
benzer şekilde devam eder. Kubitleri kuantum
süperpozisyonu durumuna sokarsınız, burada
2-ila eşzamanlı olarak olabilecek bilgi sayımsal
olasılıkların hepsini araştırabilirler; sonrasında
klasik hale geri dönmesini ve alışıldık 1 ve 0’lar
olmasını sağlarsınız. Kübitler doğal olarak en
başlangıçta algoritmanızda belirlediğiniz gereksinimlere uygun olarak olası en düşük enerji
halini ararlar. Bunu doğru olarak ayarladığınızda,
cevabınızı kubitlerin nihai konfigürasyonunda
okuyabilirsiniz.
Eğer bu soyut ise, kuantum tavlama genellikle
dağlık bölgede en alçak noktanın bulunmasına
benzetilerek açıklanır. Klasik bir bilgisayar bir
bir her noktada irtifaları kontrol eden yalnız bir
yürüyüşçü gibi bu işlemi yapacaktır. Kuantum
bilgisayarı ise dağlara yayılacak çok sayıda yürüyüşçüyü gönderebilir, bunlar aynı zamanda
sonrasında geri bildirimde de bulunacaktır. Tek
bir hızlı hareketle dalgalanan olasılık denizinden
TIME February 17, 2014
tek bir cevabı çekip alma yeteneğiyle kuantum
bilgisayarı insan beynine benzememektedir.
Rose ve D-Wave adiyabatik modeli benimsedikten sonra dağıtım ile ilerlemeye devam ettiler.
2007 yılında D-Wave halka açık olarak 16-kübitli adiyabatik kuantum bilgisayarını gösterdi.
2011’e gelindiğinde 128 kübitli D-Wave One
ürününü yapılandırdı (ve Lockheed Martin’e
sattı). 2013’te 512-kübitli D-Wave Two ürününü
açığa çıkardı. Her yıl kübit sayısını ikiye katlıyorlar ve bu hıza bağlı kalmayı ve aynı zamanda kübitler arasındaki bağlantıyı artırmayı planlıyorlar.
Önceleri Goldman Sachs’te teknolojiden sorumlu başkan olarak çalışmış D-Wave’in CEO’su Vern
Brownell: “her türlü hesaplama işi yapan kişilerin
bu olanakla çok yakın ilgilenmesi sadece yıllarla
sınırlı bir meseledir. Şu an itibarıyla bu dönüm
noktasındayız.”
ANCAK DAHA O NOKTAYA ULAŞMADIK. Adiyabatik kuantum hesaplama teknik açıdan kapımodeli tipinden biraz daha basit olabilir, ancak
bazı ödünleri de beraberinde getirmektedir.
Adiyabatik kuantum bilgisayarı gerçekte ayrık
kombinatorik optimizasyon problemleri adı
verilen sadece tek bir problem sınıfını çözebilir,
bu belirli bir görevi gerçekleştirmenin en iyi -en
kısa, veya en hızlı veya en ucuz veya en etkinyolunu bulmayı içerir. Yapabileceklerinizin kapsamını bu büyük oranda daraltmaktadır.
Örneğin, NSA’nın ilgilendiği kriptografik ustalık
halihazırda gerçekleştirilememektedir, zira adiyabatik kuantum bilgisayarı doğru algoritmayı
çalıştırmaz. Bu özel amaçlı bir alettir. Rose: “Genel amaçlı çipinizi alırsınız ve çok megavatlık ısı
üreten ve sonsuza kadar süren bir grup randımansız zımbırtı ile uğraşırsınız ve cevabı içinden
alabilirsiniz. Ancak bu şey de pikovat ve mikro
saniye ile aynı şeyi yapar. Dolayısıyla bir şeyi belirli şekilde, çok hızlı, çok etkin şekilde yapmaktadır.“
Çözülmesi gereken gerçekten zor ayrık kombinatorik optimizasyon probleminiz olduğunda
bu müthiştir. Herkesin böyle problemi yoktur.
Ancak optimizasyon problemi atamaya başladığınızda her yerde bu problemlerin olduğunu
görürsünüz: yazılım tasarımında, tümör tedavi-
www.ozetkitap.com
SEÇİM KAZANANLAR
Kampanyacılar münferit
seçmen tercihlerini
pazarlama bilgilerini en
iyi şekilde kullanmak
amacıyla pazarlama
bilgilerini derinlemesine
inceleyecektir.
GAYRİSAFİ YURTİÇİ
HASILA ARTIŞI
Kuantum bilgisayarı
kullanılarak aşırı
kişileştirilmiş tanıtım
tüketici harcamasını teşvik
edecektir.
KANSERİN DAHA
ERKEN TESPİT
EDİLMESİ
Bilgisayarlı modeller
hastalıkların nasıl
geliştiğini belirleyecektir.
33
Teknoloji I Bilgisayar
ARABALARIN KENDİ
KENDİNİ KONTROL
ETMESİNE YARDIMCI
OLUR
Google arabaları diğer
nesnelerden ayırabilen
bir yazılın tasarlamak
amacıyla kuantum
bilgisayarı kullanıyor.
HAVA KOŞULLARI
İLE İLGİLİ ÖLÜMLERİ
AZALTIR
www.ozetkitap.com
Daha kesin öngörüler
insanlara sığınması
için daha fazla zaman
kazandıracaktır.
34
sinde, lojistik planlamada, hisse senedi piyasasında, havayolu programlarında, diğer güneş
sistemlerinde Dünyaya benzer gezegenlerin
aranmasında ve özellikle yapay zeka ile öğrenmede.
Universities Space Reasearch Association
(USRA-Üniversite Uzay Araştırmaları Birliği)’nin
yanı sıra Google ve NASA; D_Wave Two’nın
gurulu sahibi olan NASA Ames’te Kuantum
Yapay Zeka Laboratuarı veya QuAIL’ı ortaklaşa çalıştırmaktadır. NASA Ames’te Araştırma
Teknolojisi Müdürlüğünün yardımcı müdürü
Rupak Biswas: “Mars’ra Curiosity gezginini nasıl
idare edeceğinizi veya istasyondaki astronotların faaliyetlerini nasıl programlayacağınızı
planlamaya çalıştığınızda, bunların çözümünde kuantum bilgisayarının yararlı olacağını görürsünüz, zira bu bilgisayar optimizasyon problemlerini en uygun şekilde çözebilmektedir.”
Google diğerlerinin yanı sıra D-Wave ürününü
Google Gözlüğünde göz kırpma ve göz etme
arasındaki farkı söyleyen yazılımı yazmak için
kullanmaktadır.
Lockheed Martin’in de bazı optimizasyon problemleri olduğu ortaya çıktı. F-35’iniz aniden
kendisini havada yeniden yüklemeye karar vermesin diye olası bütün senaryolar için doğrulanması ve geçerli kılınması gereken çok büyük
miktarda bilgisayar kodu üretilmektedir. Lockheed Martinin teknolojiden sorumlu müdürü
Ray Johnson: “Bir sistemin ömrü boyunca meydana gelecek olası bütün koşulların kapsamlı
şekilde test edilmesi çok zordur.Süperpozisyon
yoluyla bir seferde çoklu koşulları çalışabilme
yeteneği nedeniyle bu yazılımdaki koşulları
kapsamlı şekilde çok daha hızlı –çok daha hızlı
büyüklük sırası- test edebilirsiniz.” Şirket geçen
yıl D-Wave Two için yeniden kaydedildi.
ROSE VE ŞİRKETİNİN karşıya karşıya kaldığı diğer
bir sorun kısmen veya tamamen sh-t ile dolu
olduğunu düşünen sıfır olmayan ancak az sayıda akademik fizikçi veya bilgisayar uzmanı
olmasıdır. D-Wave’in 2007’deki ilk tanıtımından
beri çok sayıda fildişi kulelerden şirkete iğneleyici espriler yapılmış ve incelikli veya görgüsüz
şüpheci yaklaşımlar gösterilmiştir. Jurvetson:
“Bunun birinci raundunda şirketle hiçbir şekilde tanışmadan önce şirket hakkında tahrik
edici konuşmaları başlatanlar vardı. Birinin
kuantum bilgisayarı yapması ve yüklemesi fikri
www.ozetkitap.com
üzerine bile ‘Yalan söylüyorlar, sadece göz boyama’ diyorlardı”.
Yedi yıl ve çok sayıda demo ve makaleden sonra da şirket hala çok tartışılıyor. D-Wave hakkında bir blog gönderisi veya haber hikayesi anında hem yanlı hem de karşıt yorumlara neden
olmaktadır. Eleştirmenler D-Wave’in yeterince
şeffaf olmadığını, tanıtımını fazlaca yaptığını
ancak düşük performans gösterdiğini, adiyabatik yaklaşımının ümit verici olmadığını, makinelerinin klasik makinelerden daha hızlı olmadığını ve bu makinelerdeki kubitlerin hiçbir şekilde
kuantum davranışı sergilemediğini –bunların
kubit olmadığını, sadece düz eski bitler olduğunu ve Google ve medyanın yalan söylediğini
iddia etmektedir. Şüphe edenlerden Maryland
Üniversitesinden bilim adamı Monroe: “Kuantum hesaplamada ‘kuantum etkilerinden yaralanma’ ile ne kastettiğimiz hakkında dikkatli
olmalıyız. Bu genellikle sistem kendi ‘belirsizliğini’ veya kuantum uyumunu koruyacak şekilde
bilgi süperpozisyonlarını saklayabildiğimiz anlamına gelir, böylece aksi halde mümkün olmayan görevleri yapabilir. Ve bu özellik nedeniyle
D-Wave makinesinin kuantum etkilerinden yararlandığı ile ilgili herhangi bir kanıt yoktur.”
Anlaşmazlığın en yakın takipçilerinden birisi, MIT’te doçent ve oldukça etkili kuantumhesaplama bloğunun yazarı Scott Aaronson olmuştur. En iyi ifadeyle ihtiyatlı davranmaktadır.
Bir e-postada şöyle yazmıştır: “D’Wave’in cihazlarında muhtemelen ilginç kuantum etkilerinin
olduğuna….. ikna oldum. Ancak bu etkilerin şu
an için klasik bilgisayarla problemleri çözdüğümüzden daha hızlı bir şekilde problem çözmede nedensel bir rol oynadığına ikna olmadım.
D-Wave’in bugünkü yaklaşımının gelecekte
böylesi bir hızlanmayla sonuçlanabileceğini
de düşünmüyorum. Olabilir, ancak şu an buna
inanmak için iyi bir sebep yok.”
Şu an sürmekte olan tartışmaların ötesinde
bu anlaşmazlığın neden olduğunu anlamak
bile meslekten olmayanlar için zordur. D-Wave
ölçülemez derecede büyük hesaplama gücünü serbest bırakmıştır veya bırakmamıştır
– değil mi? Ancak olay bu kadar basit değildir.
D-Wave’in donanımı şu ana kadar ciddi bir kuantum hızlanması gösterecek kadar güçlü veya
iyi anlaşılmış değildir, sadece kapağı açıp kübitlerin yapmakta olduğu şeyi gözlemleyemezsiniz. Hatta kuantum bilgisayarının karşılaştırmalı
denemesi için üzerinde anlaşma sağlanmış bir
TIME February 17, 2014
mayan az sayıda insan tarafından bu söylemler
yapılmaktadır.” Ürünlerin kendisini kanıtlayıp
kanıtlamadığını görmek gerektiğini söylüyor ve:
“Her şey yolunda. Her şey iyi. Bilim böyle ilerler.
Bu tipte şeyler ileri doğru ilerlemeyi sağlayacak
bileşenlerdir.”
D-WAVE’İN MAKİNELERİ KUANTUM BİLGİSAYARI MI? Bereket versin ki bu beş yıl gibi bir süre
içersinde bir noktada cevap bulunacak senaryolardan birisidir, D-Wave birkaç bilgisayar nesli
ürettikten ve daha iyi karşılaştırmalı değerlendirme teknikleri geliştirildikten sonra önemli bir
kuantum hızlanması görüp göremeyeceğimiz
ortaya çıkacak.
Şirketin donanımın yanı sıra yazılım konusunda
da şimdiyle sonrası arasında kat edeceği çok
yol vardır. Olası maksimum yararı sağlayabilmek
amacıyla programcı nesillerin klasik mikroprosesörlerin çevresinde zengin bir yazılım ekosistemi oluşturması için onlarca yıl gerekmiştir.
Ancak adiyabatik kuantum bilgisayarı tamamen
yeni bir plandır. D-Wave’in yazılım mühendisliği
başkan yardımcısı William Macready: “Bunları
başka şeyleri programladığınız gibi programlayamıyorsunuz. Reçete veya prosedür yazmakla
ilgili bir şey değil. Daha çok bir cins açıklamayla
ilgili. Cevap olmak ne anlama geliyor? Ve bunu
doğru şekilde yapmak ve donanımın çözmesine izin vermek.”
Şimdilik cevap evet ve hayır arasında bir yerde,
süperpozisyon halinde askıya alınmıştır. Makineler D-Wave’in öngördüğüne benzer şeyler
yapabildiğinde, çok sayıda alan bundan etkilenecektir. Brownell: “Kuantum bilgisayarının
klasik hesaplamadan daha üstün performans
gösterdiği ilk seferi tarihi bir dönüm noktası
olarak hatırlayacağımızı düşünüyorum. Intel ve
Microsoft’un 1977’deki haline benziyor, yeni bir
hesaplama döneminin başlarındayız.”
Ancak sektör sonsuza dek D-Wave’in olmayacaktır. IBM’in kendi kuantum-hesaplama grubu
var, Microsoft’ta ise iki grup çalışıyor. Sınırları
zorlamakla meşgul onlarca akademik laboratuar var, hepsi de atomu parçalamanın bilişimsel
eşdeğerini arıyor. Monroe’nun elinde şimdilik
sadece 20 kübit varken eğilimlerin iyi olduğunu
vurguluyor: 20 yıl öncesine göre iki bitten on yıl
öncesine göre ise dört bitten buraya gelindi.
“Yakında alışıldık bilgisayarları kullanarak olanları modellemenin herhangi bir yolunun olmadığı
sınırı geçeceğiz ve bu da heyecan verici olacak.”
www.ozetkitap.com
ULAŞIM SÜRESİNİ
AZALTIR
Havada ve yerde trafik
modelinin çok yönlü analiz
edilmesi darboğazları ve
tıkanıklığı önleyecektir.
DAHA ETKİN
İLAÇLARIN
GEŞLİŞTİRİLMESİNE
YARDIMCI OLUR
Örneğin amino asitleri
haritalayarak veya DNA
dizisi verilerini analiz
ederek doktorlar ilaca
dayalı üstün tedavi
yöntemleri bulacak ve
tasarlayacaktır.
www.ozetkitap.com
yöntem de yoktur. Geçen Mayıs ayında Amherst
Okulundan bir profesör D-Wave ile klasik bilgisayar arasında yaptığı karşılaştırmanın sonuçlarını
yayınladı, D-Wave’in 3,600 kez daha hızlı olduğu
sonucuna ulaşmıştır. Bu rakam derhal ve geniş
bir biçimde D-Wave’in zaferi olarak yer aldı ve
eşit şekilde derhal ve geniş bir biçimde anlamsız
olarak ilan edildi. Geçen ay uluslar arası saygınlığa sahip ETH Zürih’ten bilgisayarlı fizik profesörü Matthias Troyer’in de dahil olduğu bir ekip
Google’ın D-Wave Two makinesine karşı klasik
bilgisayarın rastgele seçilen problemleri çözmesi ile ilgili kapsamlı test serilerinin baz alındığı bir
rapor ile soruna açıklık getirmeye çalıştı. Karar?
Çalışmadan alıntı yapacak olursak: “Verilerin
tümü dikkate alındığında kuantum hızlanması
ile ilgili bir kanıt bulamıyoruz ve örnek bazında
örnek alt grupları karşılaştırıldığında yetersiz
sonuçlar alıyoruz”. Bu şaşırtıcı olmayan şekilde
genel olarak D-Wave açısından apaçık bir başarısızlık olarak yorumlanmıştır.
Ancak kuantum hesaplama söz konusu olduğunda her zaman ihtilafa yer olduğu görülmektedir. Google’ın kuantum-hesaplama projesini
yürüten mühendislik grubunun müdürü Hartmut Neven testlerin hiç de başarısız sonuçlanmadığını iddia ediyor –bir problem sınıfında
kuantum etkisinin söz konusu olduğunu düşündürecek şekilde D-Wave Two’nun daha üstün performans sergilediğini belirtiyor. “Burada
aslında neyin peşinde olduğumuzu görüyorsunuz. Simüle edilmiş tavlama ile kuantum tavlamasının arasında üssel olarak genişleyen bir
boşluk görüyorsunuz… Bu büyük bir haberdir,
ancak buna kimse dikkat etmemiştir.” Bu arada
Ocak’ta yayınlanan iki makalede a) D-Wave’nin
çipinin birbirine dolanma (entanglement) gösterdiği ve b) testte yanlış tipte problem kullanıldığı ve bu nedenle zaten anlamsız olduğu ifade edilmektedir. Şu anda herkes büyük ölçüde
D-Wave’inki gibi radikal şekilde yeni bir çipin
klasik donanıma denk sonuçlar vermesinin bile
etkileyici olduğu konusunda hem fikirdir.
D-Wave’in üst yöneticileri bütün bu olup bitenlere karşı beklenen şekilde umursamaz bir
tavır göstermektedir. Brownell: “Ne yaptığımızı
anlayan insanlar şüphe içinde değildir.” Rose
da benzer şekilde bu konuya sakin yaklaşıyor,
yaptığı güreşler onun kalın, duyarsız bir kafaya
sahip olmasını sağlamış olmalıdır: “Maalesef,
internetteki bütün söylemler gibi düşüncesini
duyuran ana genellikle yeterli bilgiye sahip ol-
35
Download

KUANTUM BİLGİSAYARLAR ÇAĞINA DOĞRU