En Sıcak Konular

Quantum İşlemciler Hakkında Bilmemiz Gerekenler

29 Mayıs 2021 16:43 tsi
Quantum İşlemciler Hakkında Bilmemiz Gerekenler Yılmaz Bağıran yazdı...

Quantum İşlemciler Hakkında Bilmemiz Gerekenler

 

Bu yazıda kullanacağım bilgiler kesin bilgi değil, benim bildiklerimdir veya çıkarımlarımdır. Hangi bilginin veya zannettiğim metodun ne kadar doğru olduğunu bilmiyorum. Bildiklerime göre yazacağım. Sonuç çıkarmak size kalmıştır.

 

Önce mantık nedir diyelim ve bir tanım yapalım. Mantık, gerekli şartları uygun olan ortama aynı veriyi girdiğinde hep aynı sonucu almaktır. Çok basit bir örnek; mesela odanızın lambası çalışır durumda, elektrik varsa aç-kapa butonuna ne kadar basarsanız basın birinde lamda yanacak, diğerinde sönecektir. Bunun çok gelişmiş hali, çeşitli elektronik devreleri kullanarak mantık kapıları dediğimiz yöntemlerle bir sonuç elde edilmesine dayanan sisteme bilgisayarın çalışma yöntemi denilir.

Benim bildiğim var olan dijital bütün sensörler tam olarak 0-1 mantığına göre çalışır. İster ses, ister görüntü, ister ısı veya dijital bilgisi alınacak olan ne varsa, hepsinde aynı mantık kullanılır. Doğal olarak hiç bir sensör qbit bilgi üretmez.

Ele alacağım konu bilgisayar işlemcilerinde quantum mantığına göre arama – bulma konusunu anlatacağım. Hedef bilgisayarın erişebileceği bütün datalarda istenen bir datanın en kısa zamanda bulunmasıdır. Sonuçta sayılar kullanılsa da asıl olarak istenen yerde o sayılardan veya sayı sırasından kaç tane ve nerede olduğunu bulmaktır. Bu bilgi kelime olabilir veya ses görüntü olabilir. 0-1 lere indirgenmiş ne varsa, nerede, ne kadar olduğunu bulur. İşte asıl yazacağım konu burada başlıyor. Quantum işlemci denilen mantık, tam bu noktada devreye giriyor. Normalde quantum işlemcilerin bazı işlerde normal bilgisayarın çok gerisinde kalabileceği söylenir. İşte o geri kalacağı alan mesela text alanıdır. Veya normal matematik işlem alanıdır. Matematik işlem derken bir sonucu alıp onu başka bir değer ile tekrardan işleme sokmak anlayın. Yoksa tek bir defada tek bir sonuç için o kadar büyük kapasite arayışı olmaz. Diğer mantıklara girmeyeceğim. Yani diğer bileşenleri kontrol etmek gibi.

 

Arama bulmayı kısaca ARB olarak kullanacağım. Normal şartlarda ARB de eğer tam olarak kullanılacak olan değerler “0-1” üzerinde gitse, yine quantum bilgisayarların işlem gücü veya ihtiyacı çok yoktur. Yani işlem gücü derken değerlerin tam “0-1” olduğu durumlarda qbit mantığı çalışmaz. Normal 0-1 mantık geçerlidir. Halbuki quantum işlemci, gücünü qbit mantığından alır. Veya öyle söyleniyor diyelim. Çünkü bu gücün ne kadar doğru olduğunu araştırıyoruz.

 

Qbit neydi onu anlamaya çalışalım. Bir bit ikili sistemde ya “0” ya da “1” dir. Yani elektrik ya vardır ya da yoktur; Deniliyor. Ama gerçekte böyle değildir. “0” dediğimiz durum mesela “2,5” veya “3” volta denk gelir. “1” dediğimiz durum ise “5” volta denk gelir. Yani sistemde aslında “0” olma durumunda bile sürekli olarak bir enerji vardır. Bunun faydası şudur. 5 voltu doğrudan tetiklemektense, çok daha düşük bir voltu tetikleyerek, “3” voltun eşik değerini aşmasını sağlayarak “1” durumuna yükseltmektir. Kontrol edilecek daha az akım ile daha hızlı olmasına göre bir tasarım yapılmıştır. Ancak bunun getirdiği bazı dezavantajlar vardır. Mesela enerji tüketimi daha fazladır. Çünkü sistemde sürekli enerji olması ısınma vb. Sorunları doğurur. Ancak kötü taraf derken kast ettiğim enerji meselesi değildir. Normal bilgisayarlar tamamen iki bit mantığına göre tasarlandığı için bu kötü taraf normal bilgisayarda görülmez. Çünkü bu durum kararlı çalışmayı engeller. Bütün elektronik tasarım buna göre yapılır. Normal bilgisayarların yapısında hız ve frekans arasında ki ilişki, arada kalan bu bölgenin (2.5-3 volt) her zaman kesin sonuç vermesini sağlar. Qbit denilen mantık ise 4 halde bulunur (0,0),(0,1),(1,0),(1,1) deniliyor. Normalde hiç bir sensörün asla qbit bilgi üretmediğini unutmayın. Yani bir fotoğraf çekiyorsan makinanın asıl sensörü veya ses alıyorsan sesi asıl sayısallaştıran sistem daima 0-1 lere göre çalışır. O halde qbit de neyin nesi oluyor? Onu inceleyeceğiz.

 

Her ne kadar bütün sensörler 0-1 bilgi üretse de bazı verilerde durum her zaman istediği gibi tam olarak ikili sistem değildir. Mesela 64 bite göre (veya pin diyelim) bir verinin ne olduğunun anlaşılması için bütün değerlerin tam olarak doğru bir şekilde bilinmesi lazım. Şu şekilde anlatayım.

 

Kesin değilde anlamanız için muhtemel bir örnek üzerinden daha ayrıntılı anlamanız için, dolu olan kısımlar 1 boş olan kısımlar 0 temsil ediyor.

 

Qbit durumu nasıl oluşur: Gelen veri, işlenirken eldeki elektronik teknoloji ile tam olarak ne olduğu okunamıyor demektir. Mesela 10 bitlik bir veride bir tanesinin bile değerinin bilinmemesi o veriyi kullanılmaz hale getirebilir. Veya o veriyi Qbit olarak tanımlarız ve ona göre bir başka işleme sokarız. İşte bu işlemi yapan bilgisayar, ouantum işlemcilerle çalışır. Temelde quantum normal elektronik yolla tanımlanamayan verilerin ne olduğunu anlamaya yarar.

 

0-1 lerin ölçülemediği durumlar, üst üste binme durumu olarak tanımlanır. Gelen datanın “0” veya”1” olup olmadığı anlaşılamıyor. Dolayısı ile anlam bozukluğu yaşanıyor, bilgi okunmaz hale geliyor. İşte bunu düzeltmek için bir yol arayışı sonucu quantum mantık devreye girer. Quantumun hedefi, gelen bir değerin “0” ya da “1” olma ihtimali nedir? Ona göre bir karar vermektir. Biz konuyu işlerken eşik değerimizin “3” volt olduğunu varsayalım. Gelen değer, normal elektronik donanım ölçemeyeceği kadar küçük bir değerde olmasıdır. Mesela bu değer 2. 99 olabilir veya 3.01 olabilir. Ama bizim elektronik olarak ölçebileceğimiz değer 2.5 – 3.5 arasıdır. İşte bu hassas değer, bu defa qbit kavramını oluşturur. Yani bir bit, elektronik donanıma göre aynı zamanda hem “0” hem de “1” olabilir.

 

Anladığım kadarıyla kesin olarak bilinen “0-1”değerlerini de buna uydurmak için “0-0” veya “1-1” diyerek kodlamışlar. Dolayısı ile elimizde “0-0 – 0-1 – 1-0 – 1-1” gibi qbit değeri oluşur. Okunması istenen bir veride mesela bu data ,bir söz olsun. “Bugün hava çok güzel” cümlesine göre inceleyelim. Qbit de matematik hesaplama gücü derken 4x4=16 – 16 x 4=64 gibi okumalarla onun ne kadar yüksek bir işlem gücüne sahip olduğu iddia edilir. Ki bu sadece 2 bitlik bir değerdir. Örnek şekildeki 64 farklı değer sadece 2 bitle elde edilmiştir denilir. Şimdi bu durumu örnek sözümüze göre düşünelim. Ve bu söz metin olarak değil, ses olarak gelmiş olsun. Bir konuşma dinleniyor yani. Ses önce analogtan digitale çevrilmek zorundadır. Bu çevrim sırasında veya bilginin iletimi sırasında analog ses frekansı çeşitli sebeplerden dolayı (daha çok aynı seslerin var olması ve bunların ayrılmasındaki zorluk) iki değer arasında kalır. Ve ilgili bit hangi değerdedir anlaşılamaz. Eğer bu sesi mesela otomatik olarak yazıya çevirmek istiyorsan ilgili kelimeler arası boşluk bile tanımlanmalıdır. Boşluk olması gereken karakteri doğru tanımlamazsan, iki farklı kelime sanki tek bir kelime gibi algılanır ve o kelimenin bir karşılığı yoktur; Anlamsız bir söz haline gelir. Ama diyelim ki kelime içinde tek bir harfin değeri bulunamadı. Yani o harf B veya T arasında gidip geliyor. İşte o zaman her ikisi de kütüphanede ki kelime ve dil bilgisi kurallarına göre karşılaştırılır. Büyük bir ihtimalle doğrusu bulunur. Çünkü mesela “bugün” kelimesinde B nin yerine gelecek muhtemel en fazla 4-5 harf vardır. Ve içinde en doğrusu B olarak bulunabilir. Bu defa kelimede 2 tane bilinmeyen yani qbit durumunda olan karakter varsa, işte o zaman biraz zorlanırız. Yine kelime ve dil bilgisi imdada yetişir. Burada qbit kavramının bit başına 4 farklı değer alması ve çıkan değerin bir sonraki qbit değeri ile çarpılmasının anlamı yoktur. Var olan harfler, eksik olanı çok fazla ihtimal olmadan tamamlar. Asıl sorun nerede başlar. Örnek kelimede ki karakter sayısı kadar bir ihtimalden bahsediyorsak, yani tam bir qbit durumu, işte o zaman işler karışır. Çünkü 4 sayısı çıkan sonuca göre kelimede bulunması gereken harf kadar çarpma işlemi, ihtimal hesabına girer demektir. Yani milyar ihtimalden bahsediyoruz. Ki bu bile yeterli değildir. Ondan önce bu sözcüğün karakter sınırı tanımlanmalıdır. Anlayacağınız quantum işlemcilerin gücü, sadece ihtimal hesapları üzerine giden bir mantık taşır. Ve o çok yüksek işlem kapasitesi denilen değerler, gerçek işlem gücü değil, eldeki verinin ne olabileceğinin ihtimal hesabıdır. Burada açıkça görülüyor ki, bir ihtimal hesabı, sanki işlem gücüymüş gibi sunuluyor ve quantum işlemini bir gizem altına alarak, sanki çok farklı veya üstün bir işlem yapılıyor gibi hava oluşturuluyor.

 

Özellikle Türkçemizde pratikte sesler ne kadar karışık olursa olsun, kelimeler, harfler net bir şekilde ayrılabilir. Dolayısıyla örnek verdiğim kadar uzunsorunlu kelime veya cümleler olmaz. Eğer bir sorun olursa sadece kelimelerde bazı harfler için qbit yöntemi kullanılabilir. Ancak geniş bir kelime kütüphanesi ile belki de qbit yöntemini kullanmadan bile o kelimenin tam olarak ne olduğu ortaya çıkabilir. Kelimelerdeki sıkıntının biri de bizim Türkçede neredeyse olmayan bir bir kuraldan kaynaklanır. Ses ve yazı arasındaki fark. Mesela İngilizce de normal konuşma da bile insanlar bazı kelimelerin, mesela isimlerinin yazılışını heceler. Çünkü çıkan ses frekansı bir kaç anlama çok yakındır; çevirici net bir ayrım yapamaz. Bu karışıklığı önlemek için normal kelime kütüphanesi bile yetmeyebilir. İşte bu durumda en küçük bir veri bile o kelimeye ait bilgi taşır. Qbit ile bu bilgiden yola çıkılarak o kelimenin tam olarak hangisi olduğu bulunmaya çalışır.

Anlayacağınız bu veriler normal yoldan gelen veriler değildir. Daha çok istihbarat için çok yerden gelen dinlemelerin bu çevrimde anlamlı bir şeyler ifade etmesi ve ifadenin daha sonra çeşitli filtreler teknikleri ile kıyaslanarak, tehlikeli veya işe yararlı olup olmadığının belirlenmesidir.

 

Verdiğimiz örnek konunun daha iyi anlaşılması için ses ve kelimeye göre verilmiştir. Ancak bütün data qbit değil de normal bit değerinde olsa bile yani tam olarak “0-0” veya “1-1” o değerin ne olduğunu bulmak içinde quantum mantık kullanılabilir. Mesela çok sözü edilen banka şifreleri veya herhangi bir bit güvenli denilen şifreler normal bit (0-1) e göredir. Buna rağmen şifre çok kısa zamanda bulunabilir. Bu işlemde quantum un normalde ölçülemeyen değerde ki girişleri ölçmesi mantığı işe yatar. Belli bir enerji değerini düşünürsek, o değer altında zaten sürekli olarak kontrolsüz bir sızıntı akımı vardır. (0-3 volt arası) İşte bu akımdan faydalanan quantum, sızıntının olduğu bitleri “1” olmadığı bitleri “0” olarak işaretler. Gizli olan her bir hanede bile aslında o hanenin (0-1) olup olmadığı bellidir. Sorun sadece onu ölçmekte yatar. Normal elektronik bilgisi bunu yapamaz. Belki ileride olabilir. Ama quantum bunu yapabilir.

 

Yani anlayacağınız ilgili hanede ki sızıntıyı kesmeye başarabilirsek şifremizde ki güvenliği sağlama ihtimalimiz vardır. Peki bunu nasıl sağlayabiliriz. Yani elimizdeki bir şifreyi nasıl koruruz. Emin olmasam da bir yol önereceğim. Bilgisayar ile şifre sorucu arasındaki bağlantıyı kısa bir süre keserek bu sağlanabilir. Bu nasıl yaparız? Mesela şifre isteği geldiğinde o isteği şifrenin olmadığı bir başka bölüme kaydederiz. Ve asıl istemciyle arasındaki bağı keseriz. Kendi kaydımızı ne olur olmaz bu defa tam bir 0-1 lere çeviririz. Yani bir kaç defa keskinleştirme yaparız. Daha sonra buradaki değeri alırız ve asıl şifre ile kıyaslarız. Ki bunu bile endirek yoldan yapmalıyız. Mesela bir görüntü kullanabiliriz. Asıl şifre bir ekrana görüntü gönderir. Kamera aracılığı ile o görüntü işlenir ve elde edilen şifre istemciden gelen ile kıyaslanır. Doğruysa bağlantı tekrar sağlanır. Değilse iptal edilir. Şifrenin önemine göre mesela 3 dk. İçinde yapılacak olan bir başka yanlış aramada süre 30 dk. Çıkar. 3. aramada da yanlış çıkarsa o şifre en az 24 saat kilitlenir. Ve istemci taraf hassas bir şekilde kontrol edilir. Belki bu şekilde şifrelerimizi quantumun erişilmez hassaslığından koruyabiliriz. Belli bir hassaslık isteyen girişleri de bizzat manuel kontrol ederiz. Ve yüksek korumalı girişler için dijital herhangi bir imzayı, talebi geçerli kılmayız. Gelen insanların ise kalp atışlarına kadar hassas bir ölçümle kontrol ederiz.

 

Ses ile verdiğimiz örnekten yola çıkarak konuya farklı bir açıdan örnekler vereceğim. Mesela normal bir telefon görüşmesinde sesler kelimeleri ayıracak ve heceleri, harfleri tam olarak tanımlayacak kadar nettir. Dinlemenin bu kısmında zaten sorun yok. Sorun, ortam dinlemesinden kaynaklanmaktadır. Mesela 2m. ötenizde telefonunuz kapalı olarak duruyor. Sizde kalabalık bir ortamda gizli olduğunu düşünerek başkası ile konuşuyorsunuz. İşte bu durumda sesler karışır. Hem başkalarının sesleri, hem yankı derken normalde elektroniğin imkanlarını aşan bir dinleme oluşur. Yani eldeki veri, gürültü özelliğindedir. Quantum ise o kadar hassastır ki, mesela bulunduğu yerden 1km ötesinde radyosu açık bir araç bile onu etkileyebilir. Onun için quantum işlemciyi önce dış etkilerden koruma için özel bir kapalı yere koyarlar. Daha sonra bunu E.M. olabildiğince sıfırlamak için evrenin kendi soğukluğundan bile daha soğuk bir ortam yaratırlar ki, bütün elektromanyetik dalgaları sönümlesin. Ama buna rağmen tam olarak bunu başaramazlar. Onun için zaten ihtimal hesapları ile hareket ederler.

 

Son olarak çıkan sonuç şu: Eğer istihbarat yapmıyorsanız, hedefiniz sadece hızlı ve enerji tüketimi fazla olmayan bir işlemci ise, daha farklı yollarla geliştirilebilir. Quantum gibi yabancı bir kavram, matematik işlem olarak qbit kullanıldığında ortaya çıkan rakamların büyüklüğüne bakarak quantum işlemcilerin çok yüksek miktarlarda işlem yaptığını sanmayın. Normal ses-yazı dönüşümünü ele aldığımızda qbit mantığı işlemin % 80 inde sadece tek bir qbit kullanılarak sonuca gidilebilir. Hepsinde anlamayın. Qbit kullanılması gereken dataların %80. Kalan %20 değerinin ise En az %18 inde 2. bir qbit açılır. 3. bir qbit yılda bir gelir veya gelmez. 4. qbit in açılması ise imkansıza yakındır. Bunun anlamı şu: mesela şimdi 1000 bitlik girişlerden söz ediliyor. Evet bu kadar çok qbite uygun bir giriş olabilir. Ama bunun hepsi aynı anda qbit üzerinden çalışıyor demek değildir. Veya her biri farklı kelimelere odaklanır. Büyük çoğunluğu sadece normal bit kavramını kullanır. Sadece akışın çok hızlı olduğu bir data da anlamı bozacak ayrıntılardan kaçmak için qbit kullanılır. Peki o halde bu kadar çok bit (1000) nerede kullanılır? Her karakteri ortalama 10 bitle oluşturduğumuzu varsayarak, bir defada 100 karakteri doğru olarak tanımlamak için bu kadar çok bit kullanılır. Datanın tam olarak bit lere karşılık geldiğinde normal bilgisayarlar daha hızlı bile olabilir. Bu iddiamı boşuna yapmıyorum. Çünkü dünyanın pek çok yerinde süper bilgisayarlar halen çalışmasını sürdürüyor. Bunların hepsinin her an bilimsel denilen deneylerde kullanıldığını düşünmüyorum. Hepsi bit lere uygun olan istihbarat verilerinin işlenmesinde kullanılıyordur. Süper olmasının nedeni, dinlenecek telefon sayısı ile ilgilidir.

 

Peki bu kadar yazıyı neden yazdım? Genel kültür bilginiz olsun diye değil. İlki bütün programlar kapıların açılıp kapanmasına göre yapılır. Ama quantum kapı deliklerinde girip çıkacağı için kapıların açık veya kapalı olması onlar için bir şey ifade etmez. Tedbirli olun. Sadece o değil, temel mantığı anlayarak kendi işlemcimizi yapmamız gerekir. Digital güvenliğin en önemli adımı aslında bu noktadan başlar. Yapamıyorsan güvende olamazsın.


Not: İlgilenenler için: Çin var olan quantum işlemci mantığından daha farklı bir yolla normal işlemciye göre 100 milyar kat daha hızlı bir işlemci yaptığını iddia ediyor. Onu da araştırırız gerekirse.

 

Yılmaz bağıran 



Bu haber 1,052 defa okundu.


Yorumlar

 + Yorum Ekle 
    kapat

    Değerli okuyucumuz,
    Yazdığınız yorumlar editör denetiminden sonra onaylanır ve sitede yayınlanır.
    Yorum yazarken aşağıda maddeler halinde belirtilmiş hususları okumuş, anlamış, kabul etmiş sayılırsınız.
    · Türkiye Cumhuriyeti kanunlarında açıkça suç olarak belirtilmiş konular için suçu ya da suçluyu övücü ifadeler kullanılamayağını,
    · Kişi ya da kurumlar için eleştiri sınırları ötesinde küçük düşürücü ifadeler kullanılamayacağını,
    · Kişi ya da kurumlara karşı tehdit, saldırı ya da tahkir içerikli ifadeler kullanılamayacağını,
    · Kişi veya kurumların telif haklarına konu olan fikir ve/veya sanat eserlerine ait hiçbir içerik yayınlanamayacağını,
    · Kişi veya kurumların ticari sırlarının ifşaı edilemeyeceğini,
    · Genel ahlaka aykırı söz, ifade ya da yakıştırmaların yapılamayacağını,
    · Yasal bir takip durumda, yorum tarih ve saati ile yorumu yazdığım cihaza ait IP numarasının adli makamlara iletileceğini,
    · Yorumumdan kaynaklanan her türlü hukuki sorumluluğun tarafıma ait olduğunu,
    Bu formu gönderdiğimde kabul ediyorum.




    En Çok Okunan Haberler

    1. Selkinçek-Salıncak

    ON ALTI YILDIZ'da Ara Internet'te Ara  

    Haber Sistemi altyapısı ile çalışmaktadır.
    7,771 µs