İkisi de inanılmaz derecede güçlü, ama hangisi daha kullanışlı ve fark nedir?

Bilgi işlem son birkaç on yılda inanılmaz derecede uzun bir yol kat etti. Makinelerin her geçen yıl daha da gelişmesiyle birlikte teknolojik bir devrimin ortasındayız. Özellikle gelişmiş iki buluş, süper bilgisayar ve kuantum bilgisayar, çok sayıda uygulamaya ve potansiyele sahiptir. Ama süper bilgisayar ile kuantum bilgisayar arasındaki fark nedir ve hangisi daha iyi?

Süper Bilgisayar Nedir?

Süper bilgisayarlar, tüm odaları boyut olarak kaplayabilen devasa sistemlerdir. Bu makineler, tipik masaüstü PC veya dizüstü bilgisayarınız gibi görünmüyor. Aksine, süper bilgisayarlar, hepsi belirli bir hedefe ulaşmak için birlikte çalışan büyük işlemci gruplarından oluşur.

Süper bilgisayarlar ilk olarak 1960’larda CDC (Control Data Corporation) 6600’ün yaratılmasıyla ortaya çıktı. Bu, şimdiye kadar yapılmış ilk süper bilgisayar olarak kabul edilir ve o zamanlar standart bilgisayarlardan yaklaşık on kat daha güçlüydü. Ama o zamandan beri işler çok uzun bir yol kat etti.

Günümüzün süper bilgisayarları en hafif tabirle son derece güçlüdür. Ancak, elbette, tüm bunlar görecelidir. CDC 6600, bilgi işlemde bir fenomendi, ancak bugün özel bir şey olarak görülmezdi. Sonuçta, CDC 7600 tarafından gölgede bırakılması sadece yarım on yıl aldı. Bu nedenle, bugün süper bilgisayarların gücünü düşünürken bunu aklınızda bulundurun.

Kendi PC’niz gibi, süper bilgisayarlar da verileri işleyebilir ve depolayabilir, ancak bunun çok daha ötesine geçebilir. Bu makineler, insanların veya günlük hayatımızda kullandığımız bilgisayarların asla başaramayacağı inanılmaz derecede karmaşık hesaplamalar ve simülasyonlar yapabilir. Ayrıca normal bir bilgisayarın tamamlaması aylar veya yıllar sürebilecek işlemleri hızlı bir şekilde gerçekleştirebilirler.

Örneğin, modern bir süper bilgisayar bir nükleer patlamanın sonucunu tahmin edebilir, beynin oldukça karmaşık modellerini üretebilir ve hatta evrenin kökenlerinin simülasyonlarını gerçekleştirebilir. Bu makinelerin yetenekleri bir şekilde akıllara durgunluk veriyor ve bir dizi farklı endüstride yardımcı olduğu kanıtlandı.

Ancak, özünde süper bilgisayarlar, normal bilgisayarlarla aynı somun ve cıvatalara sahiptir. Aradaki fark, bu bilgisayarların çok büyük olmaları ve binlerce veya yüz binlerce CPU’dan (merkezi işlem birimleri) oluşması ve bu nedenle standart PC’nizden çok daha yüksek işlem gücüne sahip olmalarıdır. Günlük kullandığınız bilgisayarda muhtemelen bir avuç CPU çekirdeği vardır ve bazılarında yalnızca bir tane bulunur. Öyleyse, gücü defalarca artırılırsa ne elde edilebileceğini hayal edin.

Süper bilgisayarlar büyüleyicidir, ancak inşa edilmesi ve bakımı inanılmaz derecede pahalıdır. Tek bir süper bilgisayara milyonlarca dolar dökülebilir ve bunları çalışır durumda tutmak için çok büyük miktarda elektrik gücü gerekir.

Ve bu son derece gelişmiş makinelerin bile sınırlamaları vardır. Özellikle süper bilgisayarların yetenekleri boyutlarıyla sınırlıdır. Günümüzün süper bilgisayarları zaten çok büyük ve işletmek için çok paraya mal oluyor. Yani, bir süper bilgisayar ne kadar büyük olursa, o kadar pahalı olur.

Bunun da ötesinde, süper bilgisayarlar aşırı ısınmayı önlemek için çıkarılması gereken büyük miktarlarda ısı üretir. Sonuç olarak, süper bilgisayarların kullanımı çok pahalı ve kapsamlı bir süreçtir. Ayrıca, süper bilgisayarların çok karmaşık oldukları için çözemedikleri bazı problemler de vardır.

Bununla birlikte, bilgisayar oyununda nispeten yeni bir oyuncu, süper bilgisayarları geçme ve yapamadıklarını elde etme yeteneğini barındırabilir: kuantum bilgisayarları.

Kuantum Bilgisayar Nedir?

Kuantum hesaplama kavramı ilk olarak 1980’lerde ortaya çıktı. Bu süre zarfında, Richard Benioff, Richard Feynman ve Yuri Manin gibi öncüler kuantum hesaplama teorisinin geliştirilmesine katkıda bulundular. Ancak zamanın bu noktasında, kuantum hesaplama sadece bir fikirdi ve gerçek dünya ortamında hiç uygulanmamıştı.

On sekiz yıl sonra, 1998’de Isaac Chuang, Neil Gershenfeld ve Mark Kubinec ilk kuantum bilgisayarı yarattı. Bu bilgisayarın işlem hızı, günümüzün en gelişmiş kuantum bilgisayarlarına kıyasla ilkel, ancak türünün ilk örneği olan bu makinenin gelişimi devrim niteliğindeydi.

Yukarıdaki resimde de görebileceğiniz gibi, kuantum bilgisayarlar tipik bilgisayarlar gibi görünmüyor. Bunun nedeni, büyük ölçüde farklı şekillerde faaliyet göstermeleridir. Bilgisayarlar ve süper bilgisayarlar bilgi depolamak için ikili kod kullanırken, kuantum bilgisayarlar kübitler (veya kuantum bitleri) olarak bilinen küçük birimler kullanır.

Kübitler hayal edilemeyecek kadar küçüktür. Atomların temel bileşenleri olan protonlar ve elektronlar gibi daha da küçük kuantum sistemlerinden oluşurlar. Kübitlerle ilgili harika olan şey, aynı anda birden fazla durumda var olabilmeleridir. Bunu parçalayalım.

İkili kod tam da bu, ikili. Bu, bitlerin yalnızca sıfır veya bir olarak var olabileceği anlamına gelir; bu, ileri işlemleri gerçekleştirme söz konusu olduğunda sınırlayıcı olabilir. Öte yandan, Qubit’ler, kuantum süperpozisyonu olarak bilinen birden fazla durumda aynı anda var olabilir. Kübitler ayrıca, kübit çiftlerinin birbirine bağlandığı kuantum dolaşıklığı da sağlayabilir.

Kuantum süperpozisyonunu kullanarak, kuantum bilgisayarlar aynı anda birden fazla kübit konfigürasyonunu göz önünde bulundurarak son derece karmaşık sorunları çözmeyi çok daha kolay hale getirebilir. Ve kuantum dolaşıklığı sayesinde, aynı durumda iki kübit var olabilir ve matematiksel olarak öngörülebilir şekillerde birbirlerini etkileyebilir. Bu, kuantum bilgisayarların işleme yeteneğine katkıda bulunur.

Genel olarak, birden fazla durumu aynı anda dikkate alma yeteneği, kuantum bilgisayarlarına son derece karmaşık hesaplamaları çözme ve son derece gelişmiş simülasyonlar çalıştırma potansiyeli verir.

Şu anda IBM ve Google dahil olmak üzere çeşitli şirketler kuantum bilgisayarların geliştirilmesi üzerinde çalışıyor. Örneğin, New Scientist’e göre, 2019’da Google, kuantum bilgisayarı Sycamore’un yeteneklerinde bir süper bilgisayarı geride bıraktığını iddia etti. Google, Sycamore’un bir süper bilgisayarın 10.000 yılda tamamlaması gereken bir hesaplamayı 200 saniyede çözebileceğini belirtti.

Ancak sadece iki yıl sonra, yine New Scientist’e göre, Çin’de normal bilgisayarların aynı sorunu sadece birkaç saat içinde çözmesini mümkün kılan kuantum olmayan bir algoritma geliştirildi, yani bir süper bilgisayar kesinlikle bunu çözebilirdi. , fazla.

Yani, tüm kuantum hesaplama alanında asılı duran büyük bir “eğer” var. Bu teknoloji hala çok erken aşamalarında ve süper bilgisayarlara alternatif olarak güvenilebilmesi için uzun bir yolu var.

Kuantum bilgisayarların oluşturulması ve programlanması inanılmaz derecede zordur ve yine de yüksek hata oranlarına sahiptir. Bunun da ötesinde, kuantum bilgisayarların mevcut işlem gücü, onları tipik uygulamalar için tamamen uygunsuz hale getiriyor. Sonuç olarak, güvenilir ve yaygın olarak kullanılan bir teknoloji haline gelmeden önce kuantum hesaplamanın geçmesi gereken birçok acı var.

Şimdilik Gidilecek Yer Süper Bilgisayarlar

Kuantum bilgisayarlar süper bilgisayarları büyük ölçüde aşma potansiyeline sahip olsa da, bu hala büyük ölçüde varsayımsaldır. Bir gün, kuantum hesaplamanın süper bilgisayarların artık gerekli olmadığı noktaya geldiğini görebiliriz. Bu alanda şimdiden büyük gelişmelerin gerçekleştiği inkar edilemez. Ancak şimdilik, kuantum bilgisayarlar hala erken aşamalarında ve ana akım haline gelmeleri on yıllar alabilir.