QUANTUM COMPUTERS(KUANTUM

BİLGİSAYARLAR)

Erdem Gençoğlu

12253030

Sunum içeriği

1. Kuantum Bilgisayar Nedir?

2. Nasıl Çalışır? Günümüz Bilgisayarlarından farkları nelerdir?

3. Kuantum Algoritmaları

4. Kuantum Bilgisayarın Tarihçesi Ve Günümüz Çalışmaları

5. Kuantum Bilgisayarların Gücü

1/27

Kuantum Bilgisayar Nedir?

Kuantum bilgisayar, quantum mekanik ilkelerini kullanacak şekilde dizayn edilmiş, normal bilgisayarların maksimum hesaplama kabiliyetinin, erişebilecekleri seviyenin çok üstlerine çıkarıldığı bilgisayarlara denir.

2/27

Nasıl Çalışır?

3/27

Nasıl çalışır?

Normal Bilgisayarlar bilgi saklama ve işleme birimi olan bitlerden oluşmuşlardır. Bu bitler 1 ve 0 hallerinden birini alabilirler.

Kuantum bilgisayarlar ise qubitlerden oluşurlar.

Qubitler 1 ve 0 hallerini alabildiği gibi 1 ve 0 arasında sınırsız hallerde de olabilir. Bu hallere çakışma (Superposition) denir. Bu superposition halleri daha fazla bilgiyi aynı büyüklükteki fiziksel bir alana sığdırmamıza olanak sağlar.

4/27

Nasıl çalışır?

Bir qubit çifti 4 kuantum çakışması durumunun herhangi birinde, üç qubit ise 8 kuantum çakışması durumunun herhangi birinde olabilir. Genel olarak qubit sahibi bir kuantum bilgisayarı aynı anda olan çakışmanın herhangi birinde olabilir. (Normal bilgisayarlar durumun sadece birinde olurken, bir kuantum bilgisayarı bu durumların hepsinde ya da bir kısmında bulunabilir.) Kuantum bilgisayarları qubitleri belirli kuantum mantık kapıları ile düzenlenebilirler. Uygulanan bu kapı serilerine kuantum algoritması adı verilir.

5/27

Superposition(Kuantum Çakışması)

6/27

State |0> + |1>State |0>

Quantum Algoritmaları

7/27

Quantum Algoritmaları

Kuantum kapıları, mantıksal devre tasarımında bulunan klasik kapılara alternatiftir. Amaç, elektronik devrelerin karar mekanizmasında quantum teknolojisini kullanmaktır.

Klasik kapılarda bulunan ve bitlere göre karar vermeye yarayan mekanizmadan farklı olarak kuantum kapılarında, kubitler (qubits) üzerinden karar verilir. Kuantum kapılarının bir özelliği, geri döndürülebilir olmalarıdır (reversible), yani bir girdi için elde edilen sonuç, sonuçtan girdi olarak verildiğinde, girdi geri elde edilebilir.

8/27

Girdi Çıktı

1 0

0 1

9/27Not Gate(reversible)

Or Gate

Girdi Çıktı

00 0

01 1

10 1

11 1

0 1

0 0 1

1 1 0

Matrix of Or Gate’s

Çok Kullanılan Kuantum Kapıları

10/27

Çok Kullanılan Kuantum Kapıları

Hadamard Kapısı Hadamard kapıları, tek kubitli bir sistemde, aşağıdaki dönüşümleri yaparlar. |0> değerini  olarak

|1> değerini ise  olarak dönüştürür. Bu durumda, hadamard kapısının matrisi aşağıdaki şekilde olacaktır:

Pauli X kapısı

Pauli X kapıları, kalsik değil kapısının (not gate), kuantum için uyarlanmış halidir. Yani yazının başında anlatılan ve girişi tersine döndürmeye yarayan kapılar olarak düşünülebilir. Bu durumda matrisi aşağıdaki şekilde olacaktır.

Faz kaydırma kapısı (Phase shift gate)Bu kapının özelliği, 00, 01 ve 10 için değişiklik yapmamak ama 11 durumu için |1> girdisinin e i

ϴ|1> girdisine dönüştürmesidir. Yani |1> için, ϴ derece döndürme işlemi yapılmaktadır.

11/27

12/27Hadamard Kapısı

Günümüz Bilgisayarlarından farkları

13/27

Günümüz Bilgisayarlarından farkları nelerdir?

Birinci Farkımız bilgi saklama ve işleme birimlerinde gözükür.

İkinci önemli farkı üzerlerinde icra edebileceğimiz mantıksal işlemlerin havsalası ve kapsamıdır.

Üçüncü fark ise çalışma anındaki durumlarıdır.

14/27

Kuantum Bilgisayarın Tarihçesi15/27

Tarihçe Kuantum bilgisayarların tarihi

kuantum hesaplamaları ile başlar. İlk olarak Richard Feynman’ın ‘kuantum etkilerini’ daha iyi bilgisayarlar yapmak için kullanma fikrini ortaya atması ile bu süreç başlamış oldu.

1985 te Oxford Üniversitesinden David Deutch tarafından kuantum mantık kapıları fikri ileri sürülerek kuantum fiziği bilgisayarlara dahil edilmiştir.Deutch’un makaleleri herhangi bir fiziksel hesaplamanın kuantum bilgisayarlara da uygulanabildiği göstermiş oldu.

16/27

Richard Feynman

Tarihçe

1994 matematik mühendisi olan Peter Shor çarpanlarına ayırma yapan 6 kubitlik bir algoritma tasarladı.

1998 de 2 kubitlik bir bilgisayar daha yapıldı.

2000 de 4 ve 7 kubitlik kuantum bilgisayarların yapımı başarılı olarak gerçekleştirildi.

17/27

Peter Shor

Günümüz Kuantum Bilgisayar Çalışmaları

18/27

Günümüz Kuantum Bilgisayar Çalışmaları

MIT Oxford University Machigan Universty Rice University University of Waterloo D-Wave Company IBM Google Nasa

19/27

22

23

Kuantum bilgisayar Uygulamaları

23/27

1. Asal Çarpanlarına Ayırma.2. Hesaplanması çok zor olan bazı

fonksiyon hesaplamaları.3. Kuantum mantık kapılarının

geliştirilmesi.4. İşlemci için kullanılan elementlerin

veya nesnelerin araştırılması.

Kuantum Bilgisayarlar Neyi Değiştirecek

Machine Learning,Robotic Security(Şifreleme) Bilgisayar teknolojisinde(Yeni algoritmalar, Yeni quantum

mekaniği prensibine dayanan programlar) Tıpbi alanda gelişme(Dna dizilimi) Uzay Teknolojisinde devrim

24/27

Sorular?

25/27

TEŞEKKÜR EDERİM

erdemgencglu.wordpress.com/

facebook.com/erdem.gencoglu1

github.com/erdemgencoglu

twitter.com/ErdemGencoglu