Kuantum Hesaplama Daha mı Hızlı?

20130518 STP003 01

Çip üreticileri kuantum mekaniğini sevmezler. Yarım yüzyıllık Moore Kanunu, çip üreticilerinin kuantum dünyasının kaderine tabi oldukları noktaya dek ürünlerini küçültecekleri  anlamına gelmeye başlamıştır.

Bu da üreticileri tasarımlarda daha çok zorluklarla karşı karşıya getirmiştir. Yine iyi ki kuantumun bu gariplikleri güzelliklere de dönüşebilmektedir. Yıllardır araştırmacılar, kuantum mekaniğinin faydalı yöndeki hesaplamaları üzerinde çalışmaktadırlar. Araştırmacılar bu çalışmayı yaparken  0 yada 1 değerlerini kullanmak yerine her ikisini de aynı anda kullanmışlardır. Bu da kuantum olmayan geleneksel yönetimli bilgisayarlara göre daha hızlı hesaplamalar yapmalarını sağlamıştır.

20130518_STP003_0 (1)Kuantum üzerine yapılan çalışmalar oldukça yavaş ilerlemesine rağmen istikrarlıydı. Şimdi ise   kuantum bilgisayarların  gerçek dünyada nasıl çalıştıklarını görmek mümkün hale gelmeye başladı. 15 Mayıs’ta İtalya’da ki bilişim konferansında D-Wave firmasının üretmiş olduğu kuantum bilgisayarının çalışma performansını tanımlayan bir yazı sunulmuştur.

D-Wave renkli bir tarihe sahiptir. Çok fazla yayın yoluyla dikkatleri kendi üzerine çekti. 2007 yılında, çalışan bir kuantum bilgisayara sahip olduğunu duyurdu.Neredeyse sıfır dereceye kadar soğutan süper iletken çip gösterisi teknolojide bir çığır açtı. Fakat firma çok az bir somut bilgi sağladı ve aynı problemler üzerine çalışan akademik laboratuvarları nereye kadar takip edebileceği merak konusu haline geldi.Bir çok bilgisayar bilimcisi D-Wave firmasının tamamen doğru bir şekilde kuantum makineye sahip oldukları iddiasına şüpheyle baktı.

2011 yılında Nature dergisinde yayımlanan bir yazıda, firmanın genel olarak ısı almaz(adiyabatik) kuantum bilgisayar adını verdiğiözel tip bir makine versiyonu üzerinde çalıştığı yer almıştır. Standart kuantum bilgisayarlara benzemeyen(Eğer gerçekten bir tane kuantum bilgisayar ürettilerse) bu adiyabatik  bilgisayar, klasik bilgisayarın yapabildiği işleri yapıyor mu sorusuna  ve ayrık optimizasyon problemleri olarak bilinen matematiğin bir çok dalında çözülemeyen problemleri çözebilme yeteneğine cevaplar vermiştir.

D-Wave’in cihazı kuantum sistemdeki problemi şifreleme yöntemi ile çözer ve en düşük enerji sarfetmeye çalışır. Bu da fonksiyonun minimum değerini bulmaya eş değerdir.

D-Wave makinesine herkesin bildiği 3 kurnaz matematik problemi girdi olarak verilmiştir aynı anda klasik algoritmalar kullanan  standart bilgisayara da verilmiştir. 2 makinenin 2 görevi aşağı yukarı aynı derecede yaptıkları görülmüştür. 3. görev(ikinci dereceden sabit olmayan denklem)  D-Wave’in makinesi tarafından klasik bilgisayardan  3600 kere daha hızlı yerine getirilmiştir.

Orada bile, buna rağmen, bir eşitlik söz konusu olmuştur. D-Wave’in makinesine karşı, klasik algoritmaları kullanan  bilgisayarın eldeki belirli problemler için olmasada genel olarak rekabet edebileceği görülmüştür.  D-Wave’in makinesine karşı klasik bilgisayarları karşılaştırırsak, 1 bitin,  safkan beygire karşı yarıştığına benzetebiliriz. Nisan ayında arXiv dergisinde yayımlanan diğer bir yazıda ise çevirim içi ortak havuz kullanan klasik algortimalarla çalışan bilgisayarların D-Wave’in cihazına karşı daha hızlı çalışabileceği yer almıştır.

D-Wave’in makinesinin klasik algoritmalar kullanan bilgisayarlardan daha hızlı  çözüm ürettiğini gösterme konusunda da problem yoktur. D-Wave’in makinesine yetişebilen sıradan bilgisayarların kuantum bilgisayarların sunduğu avantajları sunmadığı anlamına gelmez. Bir çok akademi araştırmacısı, D-Wave’in cihazından daha geniş aralıkta problemlerle başa çıkan evrensel kuantum makineleri üzerinde araştırmalar yapmaktadır. Kimyasal reaksiyonları simule ederek, bir çok şifreleme kodunu kırarak, benzer evrensel bilgisayarlar bir çok çözülememiş problemleri klasik bilgisayarlardan daha hızlı  çözebileceklerini bilmektedirler.

Hala evrensel kuantum bilgisayarın bilim-kurgu ve aldatmaca hayal kutusu olduğunu düşünenler olabilir. Bir çok bilgisayar bilimcisi  problemler için evrensel kuantum bilgisayarların bugünün klasik bilgisayarlarına göre ya çok az avantaj sunduğunu veya hiç avantajlarının olmadığını düşünmektedirler.