Kuantum bilgisayarların kullanım alanı, doğayı anlamaktan enerji teknolojilerine kadar geniş bir yelpazeye yayılıyor. Bu yazıda, kuantum bilgisayarların kullanım alanlarının doğa bilimleri üzerindeki etkisini ve Google’ın Willow çipinin bu alandaki katkılarını keşfedeceğiz.
Mandalina sever misiniz? Ben de. Gelin bu mandalina üzerinden kuantum mekaniğini, Google’ın Willow çipin bu mandalina için ve doğa bilimleri için neden önemli olduğunu anlatayım. Sonunda teknoloji, doğa bilimleri için bir şeyler yapıyor ve ben bu konuda çok ama çok heyecanlıyım. Çünkü bu anı 30 yıl bekledim. Hazırsanız başlıyorum.
Google bu hafta yeni bir çip geliştirdiğini duyurdu. Willow adını verdikleri bu çip, 10 septilyon yıl sürecek bir problemi sadece 5 dakikada çözebiliyor. 10 septilyon yıl! Bu 10 üzeri 24 yıl yapıyor ki bu evrenin bilinen yaşından, dünyanın bir kara delik tarafından yutulup, bütün yıldızların sönmesinden ve hatta bütün kara deliklerin buharlaşmasından çok daha uzun süre. Sonsuzluk gibi bir
süre. “Seni septilyonlarca yıl boyunca seveceğim”.
Ama aslında bu gelişme herhangi bir çipin daha hızlı çalışmasıyla ilgili değil. Bu çipin çözebileceği sorunların karmaşıklığıyla ilgili. Çünkü bu çip kuantum bilgisayarlar için tasarlandı ve kuantum bilgisayarlar bildiğimiz bilgisayarlara hiç ama hiç benzemiyor.
Klasik bilgisayarların çalışma şeklini eh işte – üç aşağı beş yukarı- hepimiz biliyoruz. Bir de süper bilgisayarlar var ki bunlar da klasik bilgisayarların daha hızlı, daha güçlü formları. Her ikisinin de çalışma prensibi aşağı yukarı benziyor. Bir de kuantum bilgisayarlar var ki bu bambaşka bir şey. Bir labirenti hayal edelim. Klasik bilgisayarlar ve süper bilgisayarlar, bu labirentin çıkışını bulmak için her bir yolu tek tek dener. Eğer ki bir yol o labirentin sonuna ulaşmazsa, bilgisayar başa döner ve başka bir yolu dener.
Kuantum bilgisayarı bu labirente koyduğunuzda ise kuantum bilgisayarlar, tüm yolları tüm olasılıkları aynı anda denerler.
Çünkü kuantum bilgisayarlar ona verdiğiniz verinin o anda 0 ya da 1
durumunda olmayabileceğini; siz o veriyi ölçene kadar verinin hem
0 hem de 1 durumunda olabileceği kavramına sahiptir.
Ah sanki bu değerlendirme hali bize çok tanıdık gibi. Yok Schrödinger’in kedisinden bahsetmiyorum. Sanki bu çok insani, çok yakın, böyle varlığımızın varoluşumuzun bir parçası gibi.
Ben bunu size bugün mandalina üzerinden anlatacağım. Şimdi siz ben bu mandalinanın kabuğunu soyarken hayal etmeye başlayın. Bu mandalina 100 gram diyelim, 10 gram da kabuğu olsun. Elimde de 10 tane mandalina var. Yani toplamda benim 100 gram kabuğum olsun. Kabuğunun da % 60’ı su olsun. 60 gram suda yaklaşık 2 x 10 üzeri 24 su molekülü bulunuyor. Az önce 10 üzeri 24’ün bir septilyon olduğunu öğrenmiştik. Yani bu 10 adet mandalinanın kabuğunda… Elime sığmadı! Yaklaşık olarak 2 septilyon molekül su var.
Peki bu su molekülü, bu mandalina kabuklarının neresinde? Ve ben bu
mandalina kabuğunu soyarken bu moleküller nasıl hareket eder? Ben bu kabuğu yavaşça soyarsam, moleküller daha düzenli bir şekilde ayrılabilir. Ama daha hızlıca soyarsam, işte o zaman su
molekülleri daha kaotik karmaşık bir şekilde hareket eder. Sıcak bir ortamda soyarsam daha hızlı hareket edebilir. Ama ben tutup da soğuk bir suyun yanında soğuk bir ortamda soyarsam, o zaman moleküller daha yavaş hareket edecektir. Peki ben bu mandalinanın kabuğunu
soyarken diğer parçalar, bir parçalarının koparıldığını fark ederlerse? O zaman ne olur? Moleküllerin birbiriyle olan etkileşimleri değişir. İşte buna “kuantum dolanıklığı” deniliyor.
Görsek de görmesek de, doğanın işleyişi kuantum mekaniğinin temellerine dayanıyor. Bu mandalinanın, bu suyun ya da bu yaprağın atomlarının enerji seviyeleri ve etkileşimleri kuantum mekaniğinin belirlediği kurallar çerçevesinde oluşuyor. Ancak bu davranışları tam olarak anlamak ve klasik bilgisayarlarla simüle etmek çok zor. İşte burada kuantum bilgisayarlar devreye giriyor. Birden fazla olasılığı,
örneğin burada suyun tam olarak nerede olacağı; ben bu kabukları soyarken, bu su moleküllerinin nasıl hareket edeceği; işte bunlar kuantumun konusu.
Kuantum bilgisayarların kullanım alanı arasında, doğa bilimleri ve iklim projeksiyonları gibi kritik alanlar bulunur. Kuantum bilgisayarlar, böyle hassas verilerin simüle edilmesi, hatta gelecek için projekte edilmesi gereken işlerde çok iyiler. Yani bu çipin geliştirilmesi ya da kuantum bilgisayarlar, sadece verilerin işlenme hızıyla değil nasıl işlendiği ile doğrudan ilişkili. Doğa ve iklim biliminin en büyük sorularından bir tanesi geleceğin nasıl olacağı. Bilim insanları uzun yıllardır, farklı sıcaklık artışı tahminlerine dayanarak atmosferin,
karaların, denizlerin nasıl davranabileceğine ilişkin tahminleri süper bilgisayarları kullanarak yaptı.
Sadece iklim projeksiyonları değil, benim de içinde bulunduğum hava kirliliği tahminleri, kuraklık tahminleri, sera gazı emisyonuna ilişkin kompleks tahminleri biz hep süper bilgisayarlarda yaptık.
Bunu yaparken erişebildiğimiz laboratuvar sayısı da son derece sınırlıydı bu arada. Şu anda ise kuantum bilgisayarlardan bahsediyoruz. Kuantum bilgisayarlar sayesinde, doğanın gerçeği daha yakın iklim modelleri, doğa modelleri oluşturabiliriz. Atmosferin,
ekosistemlerin nasıl tepki verdiğini daha iyi anlayabiliriz.
Ya da kuantum bilgisayarlar sayesinde, uzun molekül dizilimleri gerektiren yeni materyaller geliştirebiliriz. Örneğin esnek güneş
panelleri gibi malzemeler, enerji kaybının önleneceği enerji şebekeleri
veya daha verimli bataryalar üretebiliriz. Kuantum bilgisayarların
kullanımı şu anda hala sınırlı. Google, IBM, Amazon gibi büyük teknoloji şirketleri, kuantum bilgisayarlara bulut üzerinden bir miktar erişim hizmeti sunuyor.
Bunun nedeni de kuantum bilgisayarların çevresel gürültüden özellikle, çok kolay etkilenmesi ve daha kolay hata yapmaları. Google’ın Willow çipi, kuantum bilgisayarların kullanım alanı yelpazesinde devrim yaratacak bir adım. Çünkü bu hafta Google’ın duyurduğu Willow çipi bu hataların azalmasını sağlayan bir sistemle çalışıyor. Diğer taraftan kuantum
bilgisayarlar da yenilenebilir enerji teknolojileri gibi, nadir bulunan ve
sınırlı sayıdaki kritik minerale ihtiyaç duyuyor. Bu minerallerin hem nerede bulunduğunu çok iyi bilmiyoruz. Hem de çıkartılırken çevreye etkilerinin nasıl azaltılacağı hala bir soru işareti. İnsanlığın bir ucu teknolojide çok hızlı ilerlerken, çevre bilimlerine olan ilgi ve ayrılan kaynağın azlığı nedeniyle hala “çöp” gibi basit sorunlarımızı
çözemiyoruz.
Kim bilir! Belki kuantum bilgisayarlar bir gün bunu çözer…
Bu videoyu doğa ve çevre bilimleri konusunu güncel bir gelişmeyle aktarmak, dikkatinizi çekmek ve varlığımdan sizi haberdar etmek için yaptım. Kanalımda çevre, iklim, bilim gibi konuları işliyorum ve son derece yeni bir kanalım. O yüzden takip ederek desteğinizi kalpten göstermenize ihtiyacım var. Eğer kanalıma yeni geldiyseniz ve abone
olduysanız yorumlara yazın, sizinle tanışmak isterim. Bir sonraki videoda görüşmek üzere, şimdilik hoşçakalın.
videoda yararlandığım kaynaklar: https://www.theguardian.com/technology/2024/dec/09/google-unveils-mindboggling-quantum-computing-chip https://eos.org/features/how-quantum-computing-can-tackle-climate-and-energy-challenges https://www.bbc.com/news/articles/c791ng0zvl3o https://www.vox.com/23132776/quantum-computers-ibm-google-cybersecurity-artificial-intelligence-white-house https://www.nature.com/articles/d41586-023-01692-9
Funda Konuşuyor kanalındaki diğer videoların metin ve kaynakçalara buradan ulaşabilirsiniz.
Bu ve sitemdeki tüm video metinleri benim tarafımdan Youtube platformundaki videolarım / podcastlerim için oluşturulmuş olup, anlattığım konuların kaynaklarını gösterebilmek, ziyaretçileri araştırmaya teşvik etmek için websitemde yayınlanmıştır. Metnin tüm hakları bana ait olup, videodaki metin ile buradaki metin arasında, hikaye anlatım stilimden kaynaklı -doğal olarak- farklar bulunabilir.