Klasik Bilgisayarlarla Kuantum Problemi Çözdürecek Yonga

Oldukça sınırlı olsalar da günümüzde kuantum bilgisayarlar bulunuyor ancak gelecekte tamamen işlevsel hale getirilecek. Araştırmacılar da bu süre zarfını değerlendirebilecek, gerçek kuantum bilgisayarlar ile bugün kullandığımız standart bilgisayarlar ve Mac cihazlar arasında köprü kurabilecek ‘olasılıkçı bilgisayar’ (probabilistic computer) için bir donanım geliştirdi.

Bir bakıma olasılıkçı bilgisayara, gerçekten kuantuma gitmeden kuantum problemlerini çözebilmesini sağlayan sihirli bir numara diyebiliriz. Donanım, araştırmanın arkasındaki ekibin “poor man’s qubit” (fakir adam qubiti) olarak tanımladığı p-bit’i kullanıyor.

P-bit nedir?

Klasik işlem bitleri ya 1’i ya da 0’ı muhafaza edebilirken qubitler, kuantum hesaplama kanunları sayesinde aynı anda ikisi de birden olabiliyor. Bu da işlem gücünde büyük bir sıçrama anlamına geliyor. P-bit ise ya 1 ya da 0 olabiliyor ancak bu iki durum arasında oldukça çabuk değişebiliyorlar.

Bu dalgalanmaları oldukça dikkatli bir şekilde kontrol eden bilim insanları, genel olarak kuantum hesaplama problemleri olarak düşünülen hesaplamalarla uğraşabiliyorlar ve bunu gerçek bir kuantum bilgisayar olmadan yapıyorlar.

Burada bilim insanlarının işlerini kolaylaştıran bir durum da söz konusu. Qubitler, düzgün bir şekilde çalışabilmek için süper soğuk bir ortama ihtiyaç duyarken p-bitler oda sıcaklığında çalışabiliyor. Bu da var olan bilgisayarlara adaptasyonunu daha kolay hale getiriyor.

Purdue Üniversitesi’nde bilgisayar bilimci olan Supriyo Datta, “Qubitlerle çözülen ve ayrıca p-bitlerle de çözülebilen faydalı problemler alt kümesi var. Yani p-bite ‘fakir adam qubiti’ diyebiliriz” ifadelerini kullandı.

Araştırmanın sonucu, bugünün bazı bilgisayarlarındaki bilgileri depolamak için de kullanılan MRAM (manyetodirençi rastgele erişimli hafıza) ile modifiye edildi. Manyetik oryantasyon, birleri ve sıfırları temsil eden rezistansın durumlarını yaratıyordu.

Olasılıkçı bilgisayar

Olasılıkçı bilgisayarı şekillendirmek için bir kontrolcü yongasıyla birlikte 8 adet özel yapım MRAM p-bit birimleri birleştirildi. Buradaki birimler sadece belirli değerleri alabiliyordu ki ‘olasılıkçı’ ismi de aslında buradan geliyor.

Araştırmacılar sadece tam sayı faktorizasyonunu çözebiliyordu. Bu genel olarak bir kuantum problemi olarak düşünülüyordu. Klasik bilgisayarlar da bu işlemi gerçekleştirebiliyordu ancak daha yavaş ve daha az verimli bir şekilde halledebiliyordu.

Bu olasılıkçı bilgisayar ve p-bitleri, ikisi arasındaki orta katı temsil ediyor. Araştırmacılar, tamamen gerçeğe dökülmüş p-bit makinelerinin, tam sayı faktorizasyonunu ve benzer problemleri bugünkü bilgisayarlara göre daha az alan ve daha az enerji harcayarak halledebileceğini düşünüyor.

Purdue Üniversitesi’nden bilgisayar ve elektrik mühendisi Ahmed Zeeshan Pervaiz “Yonga üzerinde bu devre, transistör ile aynı alanı kaplayacak ancak yüzlerce transistörün yapabileceğini tek başına yapacak” dedi.

Bu makine, pratik kullanımlar için arındırılmak ve ölçeklendirilmek zorunda ancak araştırmacılar, bu ilerlemelerin çok da uzakta olmayabileceğini düşünüyor. Bu cihazlar, kuantum hesaplama devrimi gerçekleşene kadar belli problemleri klasik bilgisayarların elinden alabilecek kapasiteye sahip.

Kaynak: Webtekno