← Quantum Store · Dersler · Tüm paketler · Öğrenme yolları
Kuantum hesaplamayı sıfırdan öğren · Ders 1 / 6 · 8 dk
Bit ve kübit: bilginin en küçük parçası
Bilgisayarlar neden 0 ve 1 ile çalışır, kübit bitten nasıl ayrılır ve gerçek kübitler neyden yapılır? Hiç fizik bilgisi gerektirmeyen ilk ders.
Her şey bitlerden oluşur
Telefonundaki fotoğraflar, bu sayfadaki yazılar, izlediğin videolar: bilgisayarın içinde hepsi uzun 0 ve 1 dizileridir. Bu 0 ya da 1 değerini alabilen en küçük bilgi parçasına bit denir.
Bir biti açılıp kapanan bir lamba gibi düşünebilirsin: kapalıysa 0, açıksa 1. Ara bir durum yoktur. Bilgisayar, milyarlarca küçük anahtarı saniyede milyarlarca kez açıp kapatarak hesap yapar.
Kübit: kuantum bit
Kuantum bilgisayarın temel parçası kübittir (kuantum bit). Kübit de ölçüldüğünde her zaman 0 ya da 1 verir. Bu bakımdan bitten farksızdır.
Fark, ölçülmeden önceki durumundadır. Kübit, 0 ile 1’in bir “karışımında” bekleyebilir ve bu karışımın nasıl yapıldığını kapılarla ayarlayabiliriz. Bir sonraki derste bu karışımı (süperpozisyonu) kendi gözünle göreceksin.
Kitaplarda kübit durumları |0⟩ ve |1⟩ diye yazılır. Bu işaretlerden korkma; “sıfır durumu” ve “bir durumu” demenin kısa yolu, birer etiketten ibaret.
Kapılar: kübitlere ne yapacağını söylemek
Klasik bilgisayarda bitler “VE”, “VEYA”, “DEĞİL” gibi mantık kapılarından geçer. Kuantum bilgisayarda da kübitlere kuantum kapıları uygulanır. Bir kuantum programı, sırayla uygulanan kapılardan oluşan bir devredir.
En tanıdık olanı X kapısıdır. Klasik “DEĞİL” işleminin aynısını yapar: 0’ı 1’e, 1’i 0’a çevirir. Aşağıdaki deneme alanında tek bir X kapısı var. Her kübit 0 ile başlar, X onu 1 yapar.
Gerçek kübitler neyden yapılır?
Kübit, iki durumu olan herhangi bir küçük fiziksel sistem olabilir. IBM ve Google, mutlak sıfırın hemen üstüne soğutulmuş minik süperiletken elektrik devreleri kullanır. Quantinuum ve IonQ elektrik alanlarıyla boşlukta asılı tutulan tek tek atomları (iyonları), Pasqal lazerle dizilen nötr atomları, Quandela ve Xanadu ise ışık parçacıklarını (fotonları) kullanır.
Bu derslerde donanımın ayrıntısına girmeyeceğiz. Hepsi aynı mantıkla programlanır ve deneme alanındaki simülatör, ideal bir kuantum bilgisayarın vereceği sonuçları birebir hesaplar.
Kendin dene
X kapısının sonucu her zaman 1 yaptığını gör. Sonra + düğmesiyle ikinci bir X ekle: sonuç yeniden 0 olur, çünkü iki kez “değil” almak başa döndürür.
Tarayıcıda dene (kurulum yok)Akılda kalsın
- Bit, 0 ya da 1 olabilen en küçük bilgi parçasıdır.
- Kübit ölçüldüğünde yine 0 ya da 1 verir; fark, ölçümden önceki durumundadır.
- Kuantum programı, kübitlere sırayla uygulanan kapılardan oluşan bir devredir.
- X kapısı klasik “değil” işlemidir: 0’ı 1’e, 1’i 0’a çevirir.
Kendini sına
Bir kübiti ölçtüğünde ne görürsün?
- 0 ile 1 arasında bir sayı, örneğin 0,5
- Ya 0 ya 1
- Hiçbir şey; kübitler ölçülemez
Cevabı göster
Ya 0 ya 1. Ölçüm her zaman tek bir klasik sonuç verir: 0 ya da 1. Kübitin “karışık” durumu, hangi sonucun hangi olasılıkla çıkacağını belirler.