Kuantum Bilgisayarlar – 3

Ali Fevzi, 27 Şubat 2015

Kuantum bilgisayarlar üzerine çalışmalara ilk başlayan firma IBM olsa da, tartışmasız tek bir firma şuan için öne çıkmış durumda: D-Wave. Dünyanın ilk ticari kuantum bilgisayarını yaptıkları iddiasıyla ortaya çıkmakla beraber, 2011 yılında 256 qbitlik bir bilgisayarlarını, Amerika’nın küresel savunma devi ve en büyük havacılık şirketi Lockhead Martin’e, 2013 yılında, 512 Qbitlik Vesuvius’u Google ve NASA’nın ortak çalışma yürüttüğü yapay zekâ laboratuarına satmış bulunuyor. 2007’de, kamuoyuna yaptıkları ilk tanıtımdan beri, geliştirmekte oldukları bilgisayarın ne kadar kuantumda işlem yaptığı? Klasik bilgisayarlara göre ne kadar başarılı (hızlı) olduğu? Gerçekten pratik anlamda güvenilir sonuç verip vermediği? Gelecek adına bir ümit vaat edip etmediği? Tartışma konusu oldu ve olmaya devam ediyor. Çünkü konunun uzmanı tüm akademisyenleri ikna edecek seviyede bir performans henüz sergileyemediler. Fakat firmanın şuan ki CEO’su ve kurucusu Geordie Rose, yapılan eleştirilere kulak asmadıklarını, ürünlerinden ve gidişatından emin olduklarını ve çok yakında dünya üzerindeki tüm bilgisayarlardan daha hızlı çalışacak kapasiteye erişeceklerinden emin konuşuyor. Topladıkları yatırım bütçesine bakacak olursak, pek çok yatırımcı kendisine inanmış görünüyor.

Mutlak sıfır noktası, Kelvin’in 1800’lerde yaptığı deneyler sonucunda ısı ve atomun hareketlerine dayanarak çıkardığı grafiklerde, enerjinin sıfırlanacağı, dolayısıyla da klasik fiziğe göre hareketin duracağı, 0 Kelvin (K) yani -273,15 Santigrat (0C) derece olarak tanımlamıştı. Fakat son yüzyılda yapılan çalışmalarda 0 Kelvin’e yaklaştıkça, maddenin kuantum etkiler gösterdiği, klasik fizik kurallarının (sürtünme, momentum…) geçerliliğini yitirdiği anlaşıldı. Mutlak sıfır noktası, sistemin en düşük enerji seviyesinde, kuantum devinim yaptığı nokta olarak yeniden tanımı yapıldı. D-wave’in satışa sunduğu Kuantum bilgisayarlar 20 mili-Kelvin, -273 oC nerdeyse mutlak sıfır noktasında çalışıyor. Avrupa Nükleer Araştırma merkezinde (CERN), yerin 100 metre altında bulunan, Büyük Hadron Çarpıştırıcısının çalışma sıcaklığı olan -271.3 oC dereceden bile daha soğuk. Şu anda evrenin en soğuk noktası diyebiliriz. İşte bu yüzden D-Wave’in kullandığı mikroişlemci avuç içine sığacak kadar küçük olsa da, bilgisayarın bu çalışma sıcaklığına düşürülmesi ve tüm dış etkilerden izole edilmesi (vibrasyon, elektromanyetizma ve ısı) için gerekli korunaktan ötürü, üreticisinin tabiri ile dev, siyah bir anıt gibi görünüyor.

Kuantum bilgisayarlar, atom altı parçacıklara özgü olan çakışma/üst üste gelme (superposition), dolanıklık (entanglement) ve tünelleme (tunelling) gibi kuantum fiziği yasalarına göre çalışması gereken qbitlerden oluşuyor ve alışık olduğumuz tarz programlama ve bilgi işlemeden tamamen farklı çalışıyor. 2007 yılına kadar, kuantum bilgisayar üzerine tüm akademik çalışmalar, klasik bilgisayarlarda kullanılan kapı (gate) tipi bilgisayar modeli ile evrensel bir bilgisayar yapmak üzerineydi. Azami 12 qbiti, ancak 100 mikro saniye gibi kısa bir süre istenilen çakışma ve dolanıklık halinde tutabilen bilim insanlarının başarabildiği, 15 sayısını asal çarpanlarına (5 ve 3) ayırabilmekti. Böyle bir ortamda D-wave, 16 qbitlik kuantum işlemcileriyle, sudoku çözmek, insanları yemek masasına yerleştirmek ya da bir molekül dizisini tanımak gibi, devrin kuantum çiplerine göre çok zor işlemleri, başarıyla gerçekleştiren bir sunum yaptılar. Aslında ilk defa 2004 yılında 4 qbitlik kuantum mikro işlemci yaptıklarını duyurarak haber olmuş, fakat herhangi bir sunum yapmamışlardı. 2009 yılında 128 qbitlik işlemci yaptıklarını duyurduklarında, akademik camia tarafından, özellikle kuantum çalışmalarıyla ünlenmiş, Christopher Monroe, Anthony Legget gibi fizikçiler ciddi eleştirmiş ve bilgisayara şüpheyle bakılması gerektiğini söylemişlerdi. Paul Benioff ise bunun olamayacağını, D-wave’in sadece reklam yaptığını söylemişti. MIT’den Scott Aaronson, D-wave’in cihazında kuantum etkileri olsa da, sistemin kendi ‘belirsizliğini’ veya kuantum dolanıklığına dair bir sonuç olmadığını, dolayısıyla da istenilen düzeyde verimli bir problem çözme yapamayacaklarını öne sürmüştü. Dünyanın en saygın ve geniş kapsamlı mühendislik ve fen bilimleri kuruluşu, IEEE’nin haber portalı IEEE Spectrum’da, 2009 yılı sonunda kazanalar ve kaybedenler özel raporunda, D-Wave’i kaybedenler arasında göstermişti. Ürünlerinin kuantum bilgisayarlardan beklenilen özelliklerden çok uzakta olduğunu haber yapmıştı. D-wave’in akademik hiçbir yayına konu olmaması, bağımsız bir kurum ya da bilim insanı tarafından incelenmemiş olması ve bilgisayarlarının nasıl çalıştığına dair (hem pratikte, hem de teorikte) bilimsel net bir açıklama yapmamış olmaları yüzünden ciddiye alınmıyorlardı.

Yıl 2015 ve D-Wave 1,115 Qbitlik, “Washington” isimli,  yeni kuantum mikroişlemcilerinin piyasaya sürmeye hazırlanıyorlar. Bir değişiklik olmaz ise önümüzdeki ay tanıtımını yapacaklar. 1999, ilk kurulduğu yıldan itibaren toplam 138.7 milyon USD lik yatırım bütçesine sahip oldular ve bunun 49 milyon doları geçtiğimiz 2014 yılında kasasına girdi. En son 29 milyon USD ile adını açıklamadıkları bir kurum, BDC Capital, DFJ, Goldman Sachs, Growthworks, Harris & Harris Group, In-Q-Tel, International Investment&Underwriting ve Kensington Partners Limited kendilerine tam destek veriyor. Bunun en önemli sebebi, 2011 yılının haziran ayında IEEE spectrum’un, D-Wave’i kaybedenler arasında göstermekle hata yaptıklarını söylemesiyle başlayan süreç oldu. Lockhead Martin’e satılan bilgisayarda yapılan denemelerden olumlu sonuç alındı. Bilgi işleme için kullandıkları modelin, bilimsel yayınların umut vaat ettiğini açıklamaları, Google’un bir adet kendi yapay zekâ çalışmaları için satın alması, en hararetli karşıtların bile “bekleyip görelim” gibi daha temkinli konuşur hale gelmesi, işleri, D-Wave lehine çevirdi. En son geçen sene bu zamanlarda Time dergisine kapak olan D-Wave aslında çok keskin bir dönemeçte. Çünkü kurucusu ve Ceo’su Geordie Rose, Moore yasasından esinlenerek kendi kuantum bilgisayarları için Rose yasası yayınladı. Bu yasaya göre, bundan sonra çıkaracakları bilgisayarların sırasıyla önce hiçbir şüpheye yer vermeyecek şekilde klasik bilgisayarlardan hızlı olacağını, daha sonrakinin dünyadaki tüm klasik bilgisayarların toplamından hızlı olacağını ve en sonunda tüm evren bilgisayar olsaydı, ondan da hızlı olacağını vaat etmiş durumda.