Karnınız acıktı ve yemek yapmak için mutfağa girdiniz. Kafanızda yemek yapmak için bir algoritma var. Önce ısıtıcı ile su ısıtacaksınız. Soğanı doğrayacaksınız. Ardından havuç ve patates doğrayıp yemeğin diğer malzemelerini dolaptan çıkarıp yıkayacaksınız. Sonra hepsini tencerede kaynatacaksınız ve tuz ilave edeceksiniz. Burada bahsedilen herşeyi sırayla yapacaksınız. Bu şekilde bir yemeği bir saatte yaptığınızı varsayalım.
Diğer yandan, mutfağa girer girmez 8 kopyaya ayrıldığınızı hayal edin. Her bir kopyanız aynı anda yemeği yapmak için gerekli algoritmanın bir kısmını gerçekleştirsin. Yani kendinizi aynı anda hem soğanı doğrayıp hem de malzemeleri yıkayan ve diğer tüm işlemleri aynı anda gerçekleştiren şekilde düşünün. Yemeği hazırlamanız sadece üç dakika sürecektir.
İlk örnekteki sıra tabanlı çalışan klasik bilgisayar, ikincisinde ise aynı anda pek çok işi halleden kuantum bilgisayardır. Peki kuantum bilgisayar bunu nasıl yapar?
Klasik bilgisayarlar bit denilen veri birimleri kullanırlar. İşlemcideki moleküler boyutta milyarlarca transistör, devreden akım geçmesi ya da geçmemesi prensibine göre 0 ya da 1 sayılarından oluşan bit değerleri meydana getirir. Bu bitler anakart, ekran kartı ya da ses kartında işlenerek bize yazı, görüntü, fotoğraf, video ya da ses olarak iletilir. Her ne kadar bilgisayarınızda aynı anda hem müzik dinleyip hem internete girip hem de Excel' de çalışma yapıyor olsanız da bilgisayar bu işlemleri aynı anda değil, bir sıraya koyarak gerçekleştirir. Bunu çok hızlı yaptığı için de siz bunu aynı anda yapıyormuş gibi görürsünüz. Aslında bilgisayarda elde ettiğiniz her çıktı sırayla işlenmiş 0 ya da 1′ den başka bir şey değildir.
Kuantum bilgisayarlarda durum daha farklıdır. Klasik bilgisayarlardaki bit yerine kuantum bilgisayarlarda qubit denilen veri birimleri bulunur. Bu kubitler sıradan bitlerin yapamadığı birşey yapar. Kuabitler, bitler gibi 0 ve 1 değerleri alabilirler. Farklı olarak qubitler 0 ve 1 durumunu aynı anda barındırabilir. Yani bir qubit aynı anda hem 0, hem de 1 olabilir. Kavraması çok güç olsa da bu durum kuantum fiziği sayesinde öğrendiğimiz atomaltı parçacıkların karakteristik bir özelliğinin sonucudur. Çünkü kuantum fiziği sayesinde biliyoruz ki elektron gibi atomaltı parçacıklar gözlenmedikleri zamanlarda birer olasılık dalgası şeklinde davranarak birden fazla farklı fiziksel durumda olabilirler. Buna süperpozisyon denir. Yani bir elektronun, gözlemlenmediği sırada fiziksel durumu hakkında kesin bir yargıda bulunulamaz. Ancak elektron %12 ihtimalle burada, %30 ihtimalle şurada ya da %10 ihtimalle hızı şu, %44 ihtimalle hızı bu şeklide ifadelerde bulunulabilir. Kuantum bilgisayarların gücünün sırrı burada yatar. Çünkü elektron gibi atomaltı parçacıkların bu özelliği sayesinde pek çok olasılık ve senaryo aynı anda kuantum işlemcisi tarafından işlenebilir. Bu da klasik bilgisayarlarla kıyas dahi edilemeyecek bir hesaplama gücü demektir.
Klasik bilgisayarlar 1 byte – yani 8 bitlik – veri ile 2 üssü 8 = 256 adet farklı kombinasyon üretebilir ve bu kombinasyonlardan anlamlı veriler elde edebilmek ya da bir veri yığınından anlamlı bir şeyler çıkarmak için 256 farklı kombinasyondan oluşan bu yığını tek tek sıradan geçirmek zorundadır. Kuantum bilgisayarlar ise bu veri yığınına 256 farklı koldan aynı anda saldırabilir. Çünkü 256 farklı bit verisini aynı anda oluşturma yeteneğine sahiptir.
Kuantum bilgisayarların bu özelliği ile karmaşık uçak seferleri çocuk oyuncağı kadar kolay bir şekilde yönetilebilir. Ulaşım ve nakliyat sektöründeki karmaşık güzergah kombinasyonlarından en verimli olan seçenekler birkaç saniyede hesaplanabilir. Şifreler çok kolay kırılabilir ya da kırılması çok güç şifreleme yöntemleri geliştirilebilir. Sıkıştırma özellikleri geliştirilerek veri depolamada ileri teknolojiler üretilebilir. Düşünebilen ve algoritma geliştiren yapay zekalar üretilebilir. İletişimde sınırlar zorlanabilir.
Kuantum bilgisayarlar ile neler yapılabileceği tamamen insanoğlunun hayal gücüne kalmış. Böylesine muazzam bir teknoloji karşısında heyecanlanmak ve zekamızın ulaştığı seviyeler ile ilgili gurur duymanın yanı sıra biraz da korkmalı mıyız diye insanın sorası gelmiyor değil.
