← Quantum Store · Dersler · Tüm paketler · Öğrenme yolları

Kuantum hesaplamayı sıfırdan öğren · Ders 5 / 6 · 10 dk

Girişim: kuantum bilgisayarın gizli gücü

Genlikler dalgalar gibi birbirini güçlendirir ya da söndürür. İki H kapısının rastgeleliği nasıl yok ettiğini gör ve kuantum algoritmalarının sırrını öğren.

Dalgalar toplanınca

Durgun bir göle iki taş atınca oluşan dalgalar bazı yerlerde birbirini büyütür (tepe tepeye denk gelir), bazı yerlerde söndürür (tepe çukura denk gelir). Buna girişim denir.

Kuantum genlikleri de böyle davranır. Olasılıklar hep pozitiftir ve yalnızca toplanabilir. Genlikler ise pozitif ya da negatif olabilir, bu yüzden birbirini götürebilir.

İki H kapısı: rastgelelik kayboluyor

Bir H kapısı kübiti yazı-tura durumuna sokuyordu. Arka arkaya iki H uygularsak ne olur? Sezgimiz “iki kez yazı-tura, yine rastgele” der. Deneme alanındaki “Girişim: geri dönüş” örneğine bak: sonuç her seferinde 0.

Sebebi şu: ikinci H’den sonra 1 sonucuna iki farklı yoldan ulaşılır. Bu yollardan birinin genliği +0,5, diğerininki −0,5’tir; toplamları 0 olur ve 1 tamamen söner. 0’a giden iki yolun genlikleri ise +0,5 ve +0,5’tir; toplanıp 1 eder. Klasik bir yazı-turada böyle bir şey asla olmaz.

Görünmeyen faz

Z kapısı 1 durumunun genliğinin işaretini çevirir. Tek başına ölçüm olasılıklarını hiç değiştirmez; bu yüzden “görünmez” gibidir. Ama iki H arasına bir Z koyarsan girişim tersine döner ve sonuç her seferinde 1 olur.

Genliğin işaretine (daha genel olarak açısına) faz denir. Faz doğrudan ölçülemez, ama girişim yoluyla sonucu tamamen belirleyebilir.

Kuantum algoritmalarının sırrı

Bir kuantum bilgisayarın tüm cevapları “aynı anda deneyip” en iyisini seçtiği sık duyulan bir yanılgıdır. Ölçüm yalnızca tek bir sonuç verir. İyi bir kuantum algoritması, devreyi öyle kurar ki yanlış cevapların genlikleri birbirini söndürür, doğru cevabınkiler ise birbirini güçlendirir.

Süperpozisyon olasılıkları açar, dolanıklık kübitleri birbirine bağlar, girişim ise doğru cevabı öne çıkarır. Bir sonraki derste bu üçünü birleştiren gerçek bir algoritma çalıştıracaksın.

Kendin dene

“Girişim: geri dönüş” örneğinde sonucun her zaman 0 olduğunu gör ve genlik tablosunu aç. Sonra “Görünmeyen faz” örneğine geç: ortadaki Z yüzünden sonuç her zaman 1. Z’ye tıklayıp kaldırırsan yeniden 0 olur.

Akılda kalsın

• Genlikler pozitif ya da negatif olabilir, bu yüzden birbirini güçlendirebilir ya da söndürebilir.
• Arka arkaya iki H, girişim sayesinde kübiti kesin olarak 0’a geri getirir.
• Faz tek başına görünmez, ama girişimle sonucu tamamen değiştirebilir.
• Kuantum algoritmaları yanlış cevapları söndürüp doğru cevabı güçlendirmek için girişimi kullanır.

Kendini sına

Kuantum algoritmaları doğru cevabı nasıl öne çıkarır?

• Tüm cevapları tek tek dener ve en iyisini seçer
• Girişimle yanlış cevapların genliklerini söndürüp doğru cevabınkini güçlendirir
• Ölçüm sırasında doğru cevabı kendisi seçer

← Dolanıklık: birbirine bağlı kübitler · İlk algoritman: Grover araması →