Gələcəyin Texnologiyası : Kvant Kompüterləri

Rəqəmsal texnologiya yarandığı gündən bəri, yalnız bir məqsəd üzrə inkişaf edib – qısa vaxt ərzində çoxlu məlumat ötürmək. Məsələn,çox da uzağa getmədən ,  on il əvvəlki kompüterlərlə indikiləri müqayisə edərkən, ortada olan texnoloji fərqi rahatlıqla görə bilirik və yaxın on il ərzində nələrin dəyişəcəyini təsəvvür etmək o qədər çətin deyil . Amma indi danışacağımız kvant kompüterləri inqilabi dəyişiklik yaradan bir kəşfdir. Məsələnin mahiyyətini anlamaq üçün, əvvəlcə say sistemlərinin ümmumi yaranma tarixinə baxmaq lazımdır.

Niyə ərəb rəqəmlərindən istifadə edirik ?

X əsrdə ərəblər İspaniyanı işğal etdikdə, Avropa  yeni növ say sistemi ilə tanış oldu. Həmin dövrə qədər isə avropalılar rum rəqəmlərindən istifadə edirdi. Rum rəqəmində “III” (üç) yazmaqdansa, ərəbcə qısa olaraq “3” yazmaq daha rahat idi. Fikir versəniz, görərik ki, rum rəqəmləri ilə “üç” yazmaq üçün üç simvoldan istifadə ediriksə, ərəbcə bunu cəmi bir simvolla yazmaq kifayət edir ki, bu da ərəb rəqəmlərini daha əlverişli edir. Dərin riyazi hesablamaları aparmaq üçün, ərəb rəqəmləri daha rahat və sürətli idi.

D-Wave şirkətindən kvant kompüterləri

Rəqəmsal texnologiya

Bildiyimiz kimi, rəqəmsal texnologiyalar, məlumatların ötürülməsində binar koddan (0,1) istifadə edir. Bütün işi prosessorların içində olan mikrotranzistorlar yerinə yetirir. Çox sadə iş prinsipinə malik olan bu tranzistorlar sadəcə cərəyanı  qapadıb\yandırma funksiyanısı daşıyır. Kompüter öz daxilində məlumat mübadiləsini yalnız  həmin transiztorların sayəsində bilir – əgər cərəyan varsa, bu “1” ifadə edir, əgər cərəyan yoxdursa, onda bu “0 “ bildirir. Binar kodların hər biri ayrılıqda 1bit məlumat daşıyır  və  həmin 8 bit kod - 1 bayt (byte) məlumat yaradır. İstənilən faylın tərkibini məhz həmin kodlar təşkil edir. Məsələn, “Salam” sözünü yazarkən, burada “S”  hərfi kompüterin anladığı dildə “01101101” kimi istifadə edilir. Həmçinin şəkilin piksellərinin (ən xırda kvadrat hissəcik) hər biri buna bənzər 8 rəqəmli binar kod olur. Bu siyahını uzadıb, çoxlu nümunələr göstərmək olar, amma indi əsas məsələyə keçək.

Bu günədək, kompüterdə məlumatların mübadiləsini sürətləndirmək üçün çoxlu kəşflər və yeniliklərdən istifadə olunub. Ən ciddi yeniliklərdən biri,  32bit'lik əməliyyat sistemlərinin 64bit sistemlə əvəzlənməsi olmuşdu (sonradan isə Apple şirkəti  MacOS-un  128bit versiyasını yaratdı).  Burada məsələ ondadır ki, 32bit'lik sistemdə, prosessor eyni vaxtda 32bit məlumat ötürür ki, bu da 4bayt məlumat deməkdir.  64bit'lik sistemdə isə iki dəfə çox, yəni , 8bayt məlumat ötürür. Yəni, bildiyimiz kimi , 64bit'lik sistem 32bit'lik sistemdən iki dəfə sürətli işləyir. Amma kvant kompüterlərinin iş prinsipi tamam başqadır.

Kubit

Kvant kompüterlərində məlumat mübadiləsi zamanı bit'lərdən deyil, kubit'lər  istifadə olunur. Əgər bir bit cəmi iki simvol (0,1) daşıyırsa, kubit eyni vaxtda həm 0, həm də 1 simvolu daşıya bilir. Bu da məlumatların ötürülməsini min dəfələrlə sürətləndirir. Bəzi fiziki obyektlər  vardır ki, bunları kubit kimi istifadə edə bilirik – atom nüvəsi, foton, elektron və s. Bu hissəciklər eynilə kompas kimi maqnit qübtlərinə sahibdir ki, bu da onlarla məlumat mübadiləsi etməyə imkan yaradır. Məsələn, hərəkət zamanı əgər bir elektronun “şimal”  qütbü aşağıda yerləşsə, bu rəqəmsal baxımdan “0” bildirir, yox əgər yuxarıda yerləşirsə, bu “1” mənasını verir. Bu elektronlar kompüterin daxilindəki xüsusi sensorlar vasitəsil ilə müəyyən olunur və hansı vəziyyətdə olmasından asılı olaraq, daşıdığı məlumat hesablanır. Yekun olaraq, 1kubit  informasiya, 1bit'in kvadratına bərabər olur və  kubit sayı artıqca , informasiya da eksponsial olaraq artır (məsələn , 4kubit - 16bit informasiya deməkdir). 

Kvant kompüterlərini fərqini, lori dildə , rum rəqəmləri ilə  ərəb rəqəmlərinin arasındakı fərqlə də eyniləşdirmək olar .Tutalım, əgər mən zindana düşsəm və hər gün divarda bir xətt çəksəm, sonda həmin xəttləri sayıb, neçə gün burada qaldığımı öyrənə bilərəm. Halbuki, əgər divarda 100 xətt varsa, onların sayını cəmi 3 simvol - "100" yazmaqla da keçinə bilərəm. Demək ki, ərəblərin say sistemi hesablamanı qısaltmaq üçün bu qədər önəm verirsə, kvant kompüterləri də nəhəng hesablamalar üçün bu qədər perspektivdədir.

Kubit'in adi bit'lə müqayisəsi

Bu bizə nə verir?

İndiki vəziyyətdə, kvant kompüterlərini, analoq texnologiyasının rəqəmsalla əvəzlənməsiylə də müqayisə etmək  olar. Çünki onun sayəsində edilə biləcək kəşflər, elə bir kəşflər olacaq ki, bu dünyada inqilabi dəyişikliklər yaradacaq.

1)      Kriptoqrafiyanın inkişafi.

Daha mürəkkəb şiftələyici alqoritmləri qurmaq üçün kvant kompüterləri çox əvəzsiz ola bilər. Bank sisteminin və saytların təhlükəsizliyinin möhkəmlənməsi üçün çox böyük nailiyyətlər əldə olunacaq.
2)      Tibbi kəşflər.

DNT kodlarının açılması , yeni növ zülalların və müxtəlif öldürücü xəstəliklərin müalicəsi üçün yeni dərmanların yaradılmasında istifadə  olunacaq.
3)      Süni intelekt.
Avtopilot yaratmaq, maşinları və təyyarələri  virtual idarə etmək üçün yeni növ simolyatorlar yaradılacaq ki, bunu adi kompyüterlə etmək mümkün deyil.

4)      Big data.

Böyük saytların məlumat bazasında daha sürətli axtarış aparmağa və optimizasiyanı biraz da gücləndirməyə bu kompyüterlərdən istifadə edəcəklər.

Hələlik bunu evdə istifadə edə bilmərik

Kvant kompüterləri ətraf mühitə qarşı çox  həssasdır. Onun dəqiq işləməsi üçün, əvvəlcə ətraf mühitdən tamamilə təcrid olunmalı və daxili stabil olaraq 0 dərəcə soyuqda saxlanılmalıdır . Çünki, ən xırda səs və ya elektromaqnit dalğası bu kompyüterlərin iş prinsipini pozur və bu da hesablamalarda yalnışlığa gətirib çıxarır.

Bundan əlavə, bu tip kompüterləri hazırlamaq üçün çox bahalı avadanlıqlardan və materiallardan istifadə olunur ki, bu da onun qiymətinin milyonlarla dollara ölçülməsinə səbəb olur. Hazırda bu kompyüterlərin istehsalı ilə Kanadanın məşhur D-Wave şirkəti məşğuldur. Microsoft və Google kimi nəhənglər artıq bu kompyüterlərin öyrəlinməsi üçün proqramlaşdırma dillərini yaradıb . Bu kompüterlərin proqramlaşdırma dilləri də adi kompyüterlərdən fərlqlənir.

Hələlik kvant kömpyuterləri sırf korporativ məqsəd daşıyır. Bu tip kompüterləri adi-fiziki şəxslərə vermək heç də yaxşı fikir olmazdı. Çünki, bununla hakerlər bank sistemlərinin təhlükəsizlik kodlarını çox asanlıqla qıra bilər və bu da bank sisteminin süqtuna gətirib çıxara bilər. Hesab olunur ki, kvant kompüterlərini adi ev komputerlərinin səviyyəsinə endirmək hələ çox tezdir. Bunun üçün əvvəlcə kiber-təhlükəsizliyi gücləndirmək və adi insanların aşa bildiyi bütün divarları ucaltmaq gərəkdir.