Kuantum Bilgisayarlar

1. Erdem Gençoğlu
12253030

2. 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

3. 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

4. Nasıl Çalışır?
3/27

5. Nasıl çalışır?
4/27
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.

6. 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

7. Superposition
(Kuantum Çakışması)
6/27
State |0> State |0> + |1>

8. Quantum Algoritmaları
7/27

9. 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

10. Girdi Çıktı
1 0
0 1
9/27
Not Gate
(reversible)
Or Gate
Girdi Çıktı
00 0
01 1
10 1
11 1
Matrix of Or Gate’s
0 1
0 0 1
1 1 0

11. Çok Kullanılan Kuantum
Kapıları
10/27

12. 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:
11/27
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 ei
ϴ|1> girdisine dönüştürmesidir. Yani |1> için, ϴ derece döndürme işlemi yapılmaktadır.

13. 12/27
Hadamard Kapısı

14. 13/27
Günümüz Bilgisayarlarından farkları

15. 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

16. 15/27
Kuantum Bilgisayarın Tarihçesi

17. 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

18. 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

19. Günümüz Kuantum Bilgisayar
Çalışmaları
18/27

20. Günümüz Kuantum Bilgisayar
Çalışmaları
 MIT
 Oxford University
 Machigan Universty
 Rice University
 University of Waterloo
 D-Wave Company
 IBM
 Google
 Nasa
19/27

22. 22

23. 23

24. 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.

25. 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

26. Sorular?
25/27

27. TEŞEKKÜR EDERİM
erdemgencglu.wordpress.com/
twitter.com/ErdemGencoglu
facebook.com/erdem.gencoglu1
github.com/erdemgencoglu