Neden Yalnızca Küçük Şeyler Kuantumdur

Kuantum bilgisayarları, inşası aşırı derecede zor olan makinelerdir. Bunun nedeni, bir kuantum süperpozisyonunun farklı durumlarının birbirleriyle girişimde bulunma yetisinin çevresi tarafından yok edilmesi ya da ciddi bir şekilde indirgenmesidir. Bu yıkım çift yarık deneyinde canlı bir şekilde görülebilir. Yarıkların birinden geçen bir parçacığı ayırt edebilmek için bir tür parçacık dedektörü kullanılacak olursa, perdedeki girişim şeritleri hemen gözden kaybolur ve yerini, az çok tekdüze bir aydınlanma alır.

Parçacığın hangi yarıktan geçtiğini gözlemleme davranışı, parçacığın aynı anda her iki yarıktan birden geçtiği süperpozisyon durumunu yok etmek için yeterlidir. Ve tek bir yarıktan geçen bir parçacığın girişim sergilemesini beklemek, tek elinizle bir şeyi alkışlamaya çalışırken ses çıkmasını beklemekten farksızdır. Gerçekte burada olan şey, parçacığın dış dünya tarafından yerinin saptanması ya da ölçülmesi için çalışılmasıdır.

Süperpozisyonun dış dünya tarafından bilinmesi, yok olması için kafidir. Bu bağlamda, kuantum süperpozisyonlarının neredeyse gizli bir şey olduğu söylenebilir.

Anlaşıldığı anda yok olacak bir giz ! Süperpozisyonlar sürekli olarak kendi çevreleri tarafından ölçülmektedir. Tek bir fotonun süperpozisyondan sekerek dış dünyaya bilgi taşıması, süperpozisyonun yok olmasına yetecektir. Bu doğal ölçüm sürecine evre uyumsuzluğu denmektedir. Gündelik dünyada tuhaf kuantum Decoherence davranışlarını görmüyor oluşumuzun nedeni evre uyumsuzluğudur.

Naif bir şekilde kuantum davranışlarının insanlar ya da ağaçlar gibi büyük şeylerin değil, atomlar gibi küçük şeylerin bir özelliği olduğunu düşünebiliriz. Fakat böyle kesin bir kaide de yoktur. Kuantum davranışı aslında yalıtılmış şeylerin bir özelliğidir. Bu davranışı gündelik hayat yerine mikroskobik dünyada görmemizin nedeni, küçük bir şeyi kendisini çevreleyen unsurlardan yalıtmanın, büyük bir şeye nazaran çok daha kolay olmasıdır. Bu nedenle, kuantum şizofrenisinin ihtiyaç duyduğu şey yalıtımdır.

Atom gibi mikroskobik bir parçacık dış dünyadan yalıtılmış bir şekilde kaldığı sürece, aynı anda birçok şey yapabilir. Bu durum, kuantum şizofrenisinin gündelik bir olay olduğu mikroskobik dünyada zor bir şey değildir. Öte taraftan içinde yaşadığımız ve her saniye içinde katrilyonlarca fotonun nesnelere çarparak sektiği büyük ölçekli dünyamızda, bu neredeyse imkansız bir durumdur.

Kuantum bilgisayarları üzerinde çalışan fizikçilerin önündeki temel engel, bilgisayarı çevresinden yalıtılmış bir şekilde tutabilmektir. Bugüne dek yapılabilen en büyük kuantum bilgisayarı yalnızca 10 atomdan oluşmakta ve 10 kubit üzerinden işlem gerçekleştirmektedir. Burada fizikçilerin tüm gücünü yönelttiği şey, makineyi oluşturan 10 atomu herhangi bir süre boyunca çevresinden yalıtılmış bir şekilde tutmaktır.

Tek bir foton bile bilgisayardan sekerse, 10 şizofren atom anında 10 sıradan atoma dönüşür. Evre uyumsuzluğu, kuantum bilgisayarlarının bir sınırını ortaya koyduğu halde, bu gerçek, kuantum bilgisayarları hakkında çıkan abartılı haberlerde çok fazla yer almaz.

Bir cevap almak için, dış dünyadan birisi (diyelim ki siz) makineyle etkileşime geçmek durumundadır. Bu etkileşim de süperpozisyonu anında ortadan kaldırır; kuantum bilgisayarı birdenbire normal bir bilgisayara dönüşür. 10 kubitlik bu makine, 1024 farklı işlemin sonucunu vermek yerine aynı anda ancak tek bir hesaplama yapabilen sıradan bir makine olur.

Dolayısıyla kuantum bilgisayarlarının yapabildiği, yalnızca tek bir yanıtı olan paralel işlemlerle sınırlanmıştır. Bu nedenle, günümüzde kuantum bilgisayarının çözebileceği sınırlı sayıda problem vardır. Genelde söylenegeldiği üzere, kuantum bilgisayarları dilimlenmiş ekmekten bu yana en büyük icat da değildir. Yine de bir kuantum bilgisayarının güçlü yanlarına hitap eden bir problem bulunduğunda, bu kuantum bilgisayarı, normalde evrenin sonuna dek sürecek bir hesaplamayı birkaç saniye içinde gerçekleştirerek, performans açısından günümüzün süperbilgisayarlarını gülünç bir duruma düşürebilir.

Kuantum bilgisayarlarını üretmek için didinen uzmanların en büyük düşmanı olan evre uyumsuzluğu, aynı zamanda bu uzmanların en büyük müttefikidir de. Sonuçta, girişimde bulunan tüm farklı dallarıyla işlem sürdüren bir kuantum bilgisayarının süperpozisyon durumunun en sonunda bozulmasının nedeni, evre uyumsuzluğudur.

Bu türden bir makinenin işimize yarayacak bir çıktı, yani tek bir duruma indirgenerek tek bir sonuç vermesi için süperpozisyon durumunun bozulması gerekir. Haklısınız, kuantum dünyası paradokslarla örülü.

Yorum Durumu: 2 yorum --- Kategori: Bilim, Bilişim --- Etiketler: , , , , , ---

Kuantum Bilgisayarlar

Günümüz bilgisayarının temel yapı taşı transistörlerdir. Transistörler iki farklı gerilim seviyesinde bulunabilir; bunlardan biri ikili basamaklardan (bitlerden) “0”ı, diğeri ise “l “i temsil eder. Sıfır ve birlerin oluşturduğu bir sıra, çok büyük bir sayıyı temsil edebilir ve bilgisayar içinde bu sayı, bir başka büyük sayıyla toplanabilir, çıkarılabilir, çarpılabilir ve bölünebilir.* Öte yandan bir kuantum bilgisayarının temel yapı taşları süperpozisyon konumunda da bulunabilir.

Diğer bir deyişle, aynı anda hem “0”ı hem de ” l “i temsil edebilirler. Fizikçiler, kuantum bitlerini normal bitlerden ayırt edebilmek için, şizofren
kuantum bitleri (ya da “kubit”) terimini kullanmaktadır.

Tek bir kubit iki durumda (0 ya da 1 ) , iki kubit dört durumda (00, 01 , 10 ya da 11 ), üç kubit sekiz durumda bulunabilir ve bu şekilde devam eder.

Dolayısıyla tek bir kubit üzerinde aynı anda iki farklı işlem, iki kubitle dört farklı işlem, üç kubitle sekiz farklı işlem yapabilirsiniz ve kubit sayısı arttıkça, aynı anda gerçekleştirebileceğiniz işlem sayısı da 2 ‘nin kuvvetleri olarak artar. Bu sizi etkilemediyse, 10 kubitle aynı anda 1024 işlem ve yalnızca 100 kubitle milyarlarca işlem yapabileceğinizi söylemek isterim!

Hiç de şaşırtıcı olmayan bir şekilde kuantum bilgisayarlarının bu potansiyeli karşısında fizikçilerin ağzı sulanmaktadır. Kuantum bilgisayarlarının günümüz bilgisayarlarını bazı hesaplamalarda performans açısından silip geçeceği anlaşılmıştır. Geleneksel bilgisayarlar performans açısından kuantum bilgisayarlarının yanında geri zekalı gibi görünmektedir.

Fakat bir kuantum bilgisayarının çalışması için, dalga süperpozisyonları tek başlarına yeterli değildir. Dalga süperpozisyonlarının ihtiyaç duyduğu bir başka şey de, girişimdir.

Thomas Young tarafından 18. yüzyılda gözlemlenen ışığın girişimi, ışığın bir dalga olduğu konusunda herkesin ikna olmasını sağlayan esas çalışma oldu. 20. yüzyılın başlangıcında, ışığın aynı zamanda bir parçacık akımı olarak da davrandığı ortaya konduğunda ise Young’un çift yarık deneyi yeni ve umulmadık bir önem kazandı. Deney, mikroskobik dünyanın en merkezi özelliğini ortaya çıkarıyordu.

Yorum Durumu: Bir yorum --- Kategori: Bilim, Bilişim --- Etiketler: , , , , , , , ---

Python programlama ile para sorusu

Sorumuz şu: Bir adam elindeki çeki bozdurmak için bankaya gitti. Fakat veznedar bir yanlışlık yaptı ve çekin üzerinde yazılı liralar yerine kuruş ve kuruşlar yerine de lira vererek çeki ödedi. Adam da dikkat etmeden paraları cebine koydu. Eve giderken paranın 5 kuruşunu düşürdü. Bu vesile ile parasını saydı ve cebinde çekin değerinin tam iki katı parası olduğunun farkına vardı. Çekin üzerinde yazılı olan miktar ne kadardı? *

Programımız oldukça basit, lira ve kuruşu 100 lük döngülere sokuyoruz ve formülü deniyoruz.

for lira in range(100):
    for kurus in range(100):
        if lira + kurus / 100 == 0:  continue
        if (kurus + (lira - 5) / 100) / (lira + kurus / 100) == 2:
            print(f"Çekin üzerinde yazan miktar: {lira}.{kurus}")
            break

continue kullanmamızın sebebi sıfıra bölünme hatasından kaçmak içindir.

Bir diğer çözüm de şu olabilir

for lira in  range(0,55):
    for kurus in range(lira+5,105):
            if 2*(float(lira)+float(kurus)/100)==float(kurus)+float(lira-5)/100:
                print(str(lira)+"."+str(kurus)+"₺")
Yorum Durumu: Yorum yok --- Kategori: Bilişim, Zeka Soruları --- Etiketler: , , ---

Python Programlama ile Olasılık Soruları

Sonsuz.us sitesinde bolca olasılık sorusu var, bunların bazılarını python programlama ile çözüp örnekler sunacağım. Böylece random kütüphanesinin kullanımı ve olasılık sorularına uygulanışını görmüş olacağız.

Olasılık sorularında yapmamız gereken olayı doğru bir biçimde kodlayıp defalarca simülasyon tekrarlamamızdır. Yeterli sayıda simülasyon bize yaklaşık sonucu verecektir.

İlk sorumuz yine basit bir olasılık sorusu. Rastgele iki noktasından kırılan bir çubuğun parçalarının üçgen oluşturma olasılığı nedir?

Üçgen olma kuralı bildiğiniz üzere her hangi iki kenarın toplamı diğer kenardan büyük olma zorunluluğu olmasıydı. Programın yapması gerekense defalarca iki rastgele noktadan kırıp oluşan parçaları karşılaştırmak.

import random
ucgen=0
for i in range(10000):
  nokta = [random.random(),random.random()]
  nokta.sort()
  a,b,c = nokta[0],nokta[1]-nokta[0],1-nokta[1]
  if a+b>c and a+c>b and b+c>a:
    ucgen+=1
print(ucgen/10000)
Yorum Durumu: Yorum yok --- Kategori: Bilişim, Zeka Soruları --- Etiketler: , ---

Arkadaş sayılar, Python Programlama

İki sayı birbirinin kendisi hariç bölenleri toplamına eşitse bu sayılara arkadaş sayılar denir. (1 dahil)

En küçük arkadaş sayılar 220 ve 284 tür. Neden? Çünkü 220’nin bölenleri olan 1, 2, 4, 5, 10, 11, 20, 22, 44, 55 ve 110 u topladığımızda 284 elde ederiz. 284’ün bölenlerini topladığımızda ise -evet, doğru tahmin ettiniz- 220 elde ederiz. İşte gerçek arkadaşlık.

Python programlama ile 10.000 e kadar olan arkadaş sayıları bulalım. (Bu sayıyı değiştirebilirsiniz.)

def bolenler(n):
  return sum([i for i in range(1,n//2+1) if n%i==0])

arkadas = dict()
for sayi in range(1,10000):
  bt = bolenler(sayi)
  if sayi==bolenler(bt) and sayi<bt:
    arkadas[sayi]=bt
print(arkadas)
Yorum Durumu: Yorum yok --- Kategori: Bilişim --- Etiketler: , , , ---

En küçük zengin tek sayı, Python programlama

Eğer bir sayının kendisi hariç tam bölenleri toplamı sayıdan büyükse o sayıya zengin sayı diyoruz. Örneğin 12 nin bölenleri 1,2,3,4,6 nın toplamı 16>12 olduğu için zengin sayıdır. En küçük tek zengin sayı nedir?

Basit bir programla bunu bulabiliriz,

def bolenler(n):
  return sum([i for i in range(1,n//2+1) if n%i==0])

sayi = 1
while sayi>bolenler(sayi):
  sayi+=2
print(sayi)
Yorum Durumu: Yorum yok --- Kategori: Bilişim, Zeka Soruları --- Etiketler: , , ---

Palindrom dizi, python programlama çözümü

Uzunluğu 2 veya daha büyük olan ve aynı zamanda tersten ve düzden yazılışları aynı olan karakter dizilerine palindrom denilmektedir. Örneğin “aaa”, “aba”, “cc” birer palindrom iken, “acaba”, “abc”, “a” birer palindrom değildir. Bir karakter dizisinin içerisinden ardışık olarak seçilen herhangi bir parçaya ardışık alt dizi denilmektedir. Örneğin “acaba” dizisi için “aca”, “ab” birer ardışık alt dizi iken, “cb”, “aaa” ardışık alt dizi değildir. 4 karakter uzunluğunda, ardışık alt dizilerinin hiçbiri palindrom olmayan kaç farklı karakter dizisi vardır? [Alfabede 29 karakter vardır]

Sorumuz bu. Elbette çözmek için başka yöntemler var ama estetik bir program parçasını da eklemek istedim.

sonuc = 0
for a in range(29):
    for b in range(29):
        for c in range(29):
            for d in range(29):
                if c != d and b != c and a != b and b != d and a != d:
                    sonuc += 1

print(sonuc)
Yorum Durumu: Yorum yok --- Kategori: Bilişim, Zeka Soruları --- Etiketler: , , ---