Kuantum bilgisayarına doğru

Bilim haberleri / Pazartesi, 19 Mayıs 2008 01:57

Kuantum bilgisayarına doğru Bugünün en hızlı bilgisayarı şimdiden müzelik olmaya aday. Optik-bilgisayarlar gerçi yolda, ama fizikçilerin en büyük düşü: Nicem (Kuantum) bilgisayarları. Kum tanesi büyüklüğünde mikro elektronikler, ağlarda bütünleşecek. Nicem (Kuantum) işlemcileri en karmaşık fizik kurallarıyla dahi baş edebilecek.

Fizikçiler, bilgisayar, hesaplaşma, haberleşme vb alanlarında en son gerçekleştirilecek olan proje üzerinde çalışıyorlar: Nicem (Kuantum) bilgisayarları. Kuramsal olarak artık herşeyi bilinen bu muazzam projenin pratikte nasıl gerçekleştirileceği konusunda laboratuvarlarda yoğun çalışmalar yapılıyor. Bütün mesele, atomlara hükmedebilmek ve onları belirli kurallar, belli sistem dahilinde çalıştırabilmek.

Fizikçiler, pratikte atomları tek tek ‘yakalamayı’, hatta onları vakumda durdurmayı, inci gibi sıraya dizmeyi başardılar. Nicem (Kuantum) bilgisayarları, fizikçilerin 21. yüzyıldaki en büyük projelerinden biri.

Örneğin bu çalışmaların yapıldığı bir laboratuvarda görünüm;

Alacakaranlığa bürünmüş laboratuvarda mavi ve yeşil lazer ışınlarından oluşan bir örümcek ağı, düzinelerce aynalar yardımıyla birbirine bağlanmış. Arka planda turbo pompalarının çalışma sesleri duyulurken, osiloskoplar mekanizmadaki tepkiyi ölçüyor.

Burada aslında ne tür işlemlerin yapıldığı çıplak gözle pek anlaşılmıyor. Vakum hücresinin içine son derece duyarlı bir kamera yerleştirilmiş. Fizikçi Ekkehard Peik, bazı tuşlara dokunduğunda ekranda bir ışık noktası beliriyor, tıpkı uzayda bir güneş gibi. Ve birkaç saniye sonra ikinci bir güneş daha doğuyor: Bunlar kameranın görüş alanına giren iki magnezyum atomu.

Max-Planck Enstitüsü, Kuantum Optiği bölümündeki (Garching, Münih) araştırmacılar, atomları manipüle ediyorlar. Uzun süredir egzotik bir sanat eseri olarak yorumlanıyordu bu sistem, ama artık olanaksız olanaklı oluyor ve bilgisayarı hız, kullanma ve hesaplama açısından yepyeni bir düzeye çıkartacak ‘Nicem (Kuantum)Bilgisayarı’nın pratik sorunları çözülmeye çalışılıyor.

Buna şiddetle gereksinim var, çünkü bugünkü silisyum çipinin artık daha fazla geliştirilemeyeceği zamanlar göründü. 35 yıldan bu yana mikroçiplerin üzerinde iki misli artış gösteren transistorlarla birlikte, işlem kapasitesi de 18 ayda bir, aynı oranda güçleniyor.

Ancak teknologların düşüncelerine göre mikroçipler, 2020 yılından önce daha fazla geliştirilemeyecek. Çünkü üzerlerinde yalnızca çok az sayıda elektron barındırabilecek kadar küçülecekler. Yani kullanım sınırlarına gelinecek.

Silisyum çipinden sonra ne gelecek peki? Arada bir dizi bilgisayar modeli var: Optik, biyo falan.. Ama bütün bunlar sadece ara aşama ve hesaplama gücünde en büyük devrim yaratacak olan tabii ki Nicem (Kuantum) bilgisayarı! Bu tür bir bilgisayar, yığınla veri bankasını yıldırım hızıyla tarayacağı gibi, alıştığımız bilgisayar kavramını, içerdiği bütün boyut ve anlamlarıyla çöpe atacak. Fizikçiler, laboratuvarlarında Nicem (kuantum) bilgisayarlarının işlem birimini oluşturacak olan atomları görüntülüyor, onları yönlendiriyor ve temel hareketlerini düzenlemeye çalışıyorlar.

Atomların saptanması bile çok zor bir iş: Alüminyum folyoya sarılı aparatın içinde son derece güçlü bir vakum sistemi işlemekte. İçindeki küçük döküm potasında fizikçiler magnezyumu ısıtıyorlar. Ve atomlar tıpkı çaydanlığın düdüğünden çıkan buhar gibi boşluğa savruluyor. Araştırmacılar atomları durdurarak içlerinden birkaç tane elektron kapıyor.

Uzmanlar bu işlemden sonra buharın üzerine lazer ışınları gönderiyor. Magnezyum iyonları durduruluyor ve tuzağa düşürülüyor. Ve birbirine dirençli elektrik güçler tarafından kuşatılmış atomlar sonunda duruluyorlar. Ekip yöneticisi Herbert Walther, ‘atomları inci gibi dizebiliyoruz’ diyor.

Magnezyum iyonu kuantum bilgisayarının ‘Qu-bit’ görevini yerine getirecek: Tıpkı klasik bir bilgisayarın 0 veya 1 sistemine sahip bir Bit değerindeki bellek hücresi gibiÉ kuantum bilgisayarındaki ‘Qu-bit’ler ancak lazer tepkisiyle 0 veya 1 durumuna gelirler. Kontrol altına alınmadıklarında ise, şartlara göre farklı olasılıklarda kararsız davranırlar.

Amerika’daki Bell Labs laboratuvarında çalışan Peter Shor, kuantum bilgisayarının kullanıldığı bir dünyada hiçbir gizin saklı kalmayacağını kanıtladı.

Şimdiye dek en hızlı bilgisayarlar bile doğru anahtarı deneyerek aradıkları için çok yavaş çalışırlar ve şifreler mesajları gizleyebilmektedir. Şifreleri atom durumlarına göre tasarlayan kuantum bilgisayarı ise olağanüstü özelliklere sahip olacak: Nicem (Kuantum) programının başlangıcından, sonucun elde edilmesine kadar geçen süre içinde Qubit’ler karmaşık durumdayken, tüm olası değerleri sabit duruma getirebildiklerinden bilgisayar da tüm olası anahtarları aynı anda deneyebilecek. Böylece doğru çözümler birkaç aşama sonra bulunabilecek.

Atom bilgisayarı için öngörülen kuramsal bilgiler pratikte doğru uygulama alanı bulduğunda, örneğin sigara paketi büyüklüğünde ve dünyadaki tüm bilgisayarların işlem kapasitesine eşit bir bilgisayarın geliştirilebilmesi için hiçbir engel kalmayacak.

Yüzyılın projesi ve fizikçilerin en büyük düşü: Atomlara kumanda edecek cihazı yaratmak!

Kaynak:Hürriyet