Quantum Computers Aren’t What You Think — They’re Cooler | Hartmut Neven | TED

Çeviri: Fatih Keskin Gözden geçirme: Elif Usta

I'm Hartmut, I lead Google Quantum AI.

Ben Hartmut, Google Quantum AI’yı yönetmekteyim.

I have been working on quantum computing since 2012.

2012′den beri kuantum hesaplama üzerine çalışıyorum

And let me tell you why this is so intriguing.

ve size bunun, neden bu kadar ilginç bir şey olduğunu söyleyeyim.

Today's computers, like your laptop or a server at a Google data center,

Laptopunuz veya Google veri merkezindeki bir sunucu gibi günümüz bilgisayarları

operate on the binary logic of zeros and ones.

sıfırların ve birlerin oluşturduğu ikili mantık ile çalışır.

A quantum computer like this one replaces the binary logic

Bunun gibi bir kuantum bilgisayar ise ikili mantığı

with the laws of quantum physics that gives it more powerful operations,

kendisine daha güçlü işlem gücü tanıyan kuantum fiziği yasalarıyla değiştirir.

allowing it to perform certain computations with way fewer steps.

Böylece bazı hesaplamaları daha az adımlarla yapabilir.

So where does this superpower come from?

Peki bu süper güç nereden geliyor?

Quantum computing is the first technology

Kuantum hesaplama,

çoklu evrende yaşadığımız fikrini ciddiye alan ilk teknolojidir.

that takes the idea serious that we live in a multiverse.

It can be seen as farming out computations to parallel universes.

Hesaplamalarını kendisinden ziyade paralel evrenlere devredip yapmaktadır.

Let me explain.

Açıklamama izin verin.

In quantum physics,

Kuantum fiziğinde,

the key mathematical object

birçok dünyayı tanımlayan anahtar matematiksel nesneye

to describe many worlds is called superposition.

süperpozisyon denir.

To understand what it is, let's look at this simple system.

Ne olduğunu anlamak için bu basit sisteme bir göz atalım.

You just need three bits to describe it.

Bunu tanımlamak için sadece üç bit gerekir.

Each coin is a two-state system.

Her madeni para iki konumlu bir sistemdir.

Heads or tails,

Yazı veya tura,

zero or one.

sıfır veya bir.

We look at a start state.

Başlangıç konumuna bakalım.

If I were to know which forces act on the system,

Eğer ki sistemde etkisini gösteren güçleri bilseydim

then I can predict its trajectory and future states.

o zaman gidişatını ve gelecekteki hallerini tahmin edebilirdim.

This is how we reason in classical physics and also in everyday life.

Klasik fizikte ve günlük yaşamda işte böyle akıl yürütmekteyiz.

But if you were to treat this as a quantum system,

Ancak buna bir kuantum sistemiymiş gibi davransaydınız

then it can branch into many configurations simultaneously.

o zaman aynı anda pek çok dizilim dallarına ayrılabilirdi.

And we have to keep track of all those trajectories,

Ve bütün bu gidişatları takip etmeliyiz;

interfere them to make an accurate prediction

gelecekte göreceğimiz halleri açısından kesin tahminlerde bulunmak için

of what states we are going to see in the future.

onlara müdahale etmeliyiz.

So the equations of quantum mechanics

Yani kuantum mekaniğinin denklemleri bize

tell us that at any time, any object,

herhangi bir nesnenin, herhangi bir zamanda,

myself or the world at large,

buna ben ve bütün dünya da dahil,

exists in a superposition of many configurations.

süperpozisyonda pek çok dizilimde var olduğunu söyler.

Intriguingly, look around in this room.

Bu odada etrafınıza bakın.

We are forming a configuration too.

İlginç bir şekilde biz de bir konfigürasyon oluşturuyoruz.

And the equations of quantum physics would suggest

Ve kuantum fiziğinin denklemleri

that we sit in different arrangements in different worlds.

farklı dünyalarda farklı dizilimlerde oturuyor olduğumuzu söyleyecektir.

This superpower can be applied to computation.

Bu süper güç, hesaplamalarda kullanılabilir.

Picture a search task.

Bir arama görevi hayal edin.

By envisioning a very tall closet with a million drawers,

Milyon çekmeceli çok uzun bir dolap hayal ediyor,

I place an item in one of the drawers.

çekmecelerden birine bir eşya koyuyorum.

How many drawers do you have to open to find the item?

O eşyayı bulmak için kaç tane dolap açmanız gerekir?

In average it will be half a million,

Ortalama olarak yarım milyon olurdu

but if you had access to a quantum algorithm,

ancak bir kuantum algoritmasına erişiminiz olsaydı

it would only be 1,000 steps to find the item.

eşyayı 1.000 adımda bulabilirdiniz.

How in the world can this be?

Bu dünyada nasıl olabilir?

Indeed, it cannot be in a single world.

Gerçekten de tek bir dünyada olamaz.

So here you see a good example

İşte bu, kuantum hesaplamanın

of how quantum computing can attain an advantage

paralel dünyalarda hesaplamalar yaparak

by performing computations in parallel worlds.

nasıl bir avantaj yakaladığının iyi bir örneği.

Let me show you how to use a quantum computer in practice.

Size bir kuantum bilgisayarını pratikte nasıl kullanacağınızı göstereyim.

So here you see a program in Cirq,

Python tabanlı programlama dilinde kuantum algoritmalarını ifade etmede kullanılan

or Python-based programming language to express quantum algorithms.

ya da kısaca Cirq’te bir program görüyorsunuz.

It looks like sheet music.

Bir nota kağıdına benziyor.

Each line represents a qubit,

Her satır bir kübiti

and each box represents an operation.

ve her kutu da bir işlemi temsil etmekte.

When I hit return,

Dönüş tuşuna bastığımda

then it gets transmitted to our data center

Santa Barbara’daki veri merkezimize aktarılıyor.

in Santa Barbara.

Here you actually see a live feed of one of our machines.

Burada aslında makinelerimizden birinin canlı yayınını görüyorsunuz.

Actually, our most powerful quantum computers now have over 100 qubits.

Şu anda en güçlü kuantum bilgisayarlarımız 100′den fazla kübite sahip.

There, the operations get translated into waveforms,

Orada işlemler kübitleri kontrol eden elektrik sinyallerine

electrical pulses that control the qubits.

yani dalga biçimlerine dönüştürülüyor.

You see how the waveforms change as I change the circuit.

Devreyi değiştirdiğimde dalga biçimlerinin nasıl değiştiğini görüyorsunuz.

So this is a simple two-qubit circuit performing quantum search.

Yani bu aslında kuantum arama yapan basit iki kübitli bir devre.

For the programmers among you,

Aranızdaki programcılar için,

please note how I find one item in a database of four

lütfen veri tabanına yalnızca tek bir çağırma yapıp

by only doing a single call to the database.

dört öğelik bir veri tabanında bir öğeyi nasıl bulduğuma dikkat edin.

This is something you could not do on an ordinary computer.

Bu sıradan bir bilgisayarda yapamayacağınız bir şeydir.

So what can you do with quantum computers today?

Peki bugün kuantum bilgisayarıyla neler yapabilirsiniz?

We have prepared interesting quantum states

İlginç kuantum halleri hazırladık

and studied their properties.

ve özelliklerini inceledik.

This has led to dozens of publications

Bu, Nature veya Science gibi yüksek etkili dergilerde

in high-impact journals like Nature or Science.

düzinelerce yayımlanmaya yol açtı.

Actually, I like to think of it as creating little pieces of magic.

Aslında, bunu küçük sihir parçaları yaratmak olarak düşünmeyi seviyorum.

For example, one state we prepared

Örneğin hazırladığımız bir hâl,

can be thought of as spawning a tiny traversable wormhole.

küçük ve içinden geçilebilir bir solucan deliği yaratmak gibi düşülebilir.

Bunu solucan deliklerinin fiziği hakkında bilgi edinmekte kullanabiliriz.

We can use it to learn about the physics of wormholes.

We can throw a qubit in

İçeri bir kübit atabilir

and see how it reappears on the other side.

ve diğer tarafta nasıl yeniden ortaya çıktığını görebiliriz.

We made time crystals.

Zaman kristalleri yaptık.

That's a cool word, isn't it?

Havalı bir kelime, değil mi?

Like, who doesn't want to have a time crystal as an earring?

Kim küpelerinin bir zaman kristali olmasını istemez ki?

Time crystals have amazing physical properties.

Zaman kristalleri inanılmaz fiziksel özelliklere sahiptir.

They change periodically in time without ever exchanging energy

Çevre ile enerji alışverişi yapmadan zamanla, periyodik olarak değişirler.

with the environment.

That's the closest to a perpetual mobile

Bu, fizik kurallarının izin verdiği daimi bir hareketliliğe en yakın olandır.

that the laws of physics allow you to get.

Or a final example, non-abelian anyons.

Ya da son bir örnek olarak: abelyen olmayan anyonlar.

This is a mouthful,

Epey uzun bir terim olsa da

but these are systems that change the overall properties

bunlar, iki özdeş parçayı değiş tokuş ederken

when exchanging two identical parts,

genel özelliklerinde değişime uğrayan,

something humans have never seen before.

insanların daha önce görmediği sistemlerdir.

Because envision a little house made of Lego bricks

Örneğin, Lego tuğlalarından yapılmış küçük bir ev hayal edin

and envision swapping two bricks that look identical.

ve özdeş görünen iki tuğlayı değiştirmeyi hayal edin.

In everyday life, you would not notice a difference,

Günlük yaşantıda, herhangi bir fark görmeyeceksinizdir

but quantum physicists had predicted that systems can exist,

ancak kuantum fizikçileri, iki özdeş parçayı değiştirdiğinizde

that exchange or change their properties

özelliklerini değiş tokuş edebilen veya değiştirebilen sistemlerin varlığını

when you exchange two identical parts.

önceden tahmin etmişti bile.

To date, nobody has performed

Bugüne kadar hiç kimse

a practical application that can only be done on a quantum computer.

sadece kuantum bilgisayarda yapılabilecek pratik bir uygulama yapmadı.

Despite what you may have read in the press.

Basında okumuş olabileceğiniz şeylere rağmen.

But today, I'm excited to tell you that we are completing the design

Ancak bugün size ilk ticari uygulamalara yol açabilecek bir algoritmanın tasarımını

of an algorithm that may lead to first commercial applications.

tamamladığımızı söylemekten heyecan duyuyorum.

This quantum algorithm performs signal processing

Bu kuantum algoritması, molekülleri tespit ve analiz etmenin

to enable new ways to detect and analyze molecules

yeni yollarını bulmak için nükleer elektronik spin spektroskopisini

using nuclear electronic spin spectroscopy.

kullanarak sinyal işleme gerçekleştirir.

In time, this may lead to exciting consumer applications.

Zamanla, bu heyecan verici tüketici uygulamalarına yol açabilir.

Envision a device akin to an electronic nose

Telefonunuzdaki veya akıllı saatinizdeki

in your phone or smart watch.

elektronik koku algılayıcıya benzer bir cihaz hayal edin.

Wouldn't it be awesome if your phone could warn you

Telefonunuz tehlikeli virüslerin olduğu bir odaya girdiğinizde

that you step into a room with dangerous viruses?

sizi uyarsa harika olmaz mıydı?

Or if your smart watch could detect free radicals in your bloodstream

Ya da akıllı saatiniz kan dolaşımınızdaki serbest radikalleri tespit edip

and tell you it's time to drink your acai juice,

bitki çayı içme zamanınızı size söyleyebilse

or warn you of allergens in food

veya yiyeceklerinizdeki alerjenlere dair sizi uyarsa

or many other truly helpful use cases.

veya diğer bir sürü kullanışlı olacağı durumlarda kullanılsa?

To unlock more applications,

Daha fazla uygulamaya yol açmak için

you will need to build a large error-corrected quantum computer.

büyük, hatadan arındırılmış bir kuantum bilgisayar yapmanız gerekecektir.

Here you see our road map.

Burada, milyon fiziksel kübit içeren bir bilgisayar nasıl yapılır adlı

How to build a computer with a million physical qubits.

yol haritamızı görebilirsiniz.

It consists of six milestones.

Altı kilometre taşından oluşur.

and we achieved already the first two.

ve ilk ikisini zaten başardık.

Prior to 2019,

2019′dan önce hiç kimse

nobody had shown a beyond classical computation on a quantum computer.

bir kuantum bilgisayarda

klasik hesaplamanın ötesinde bir şey göstermemişti.

We were the first to demonstrate it.

Bunu ilk gösteren bizdik.

Our chip could perform a computation

Çipimiz, o zamanların en hızlı süper bilgisayarın

that the then-fastest supercomputer would have needed 10,000 years to do.

yapması için 10.000 yıla ihtiyaç duyduğu bir hesaplamayı yapabiliyordu.

But recently, we repeated this experiment.

Ancak son zamanlarda, bu deneyi tekrarladık.

And now, Frontier, today's top supercomputer,

Ve şimdi, bugünün en iyi süper bilgisayarı Frontier

would need one billion years to perform this computation.

bu hesaplamayı yapmak için bir milyar yıla ihtiyaç duyuyor.

This dramatic growth in compute power corroborates Neven's Law,

Hesaplama gücündeki bu çarpıcı büyüme, kuantum bilgisayarların gücünün

which says that the power of quantum computers will grow

iki kat üstel büyümeyle artacağını savunan Neven Yasası’nı doğrulamakta.

at a double exponential rate.

In 2023, we achieved the second milestone.

2023′te ikinci dönüm noktasına ulaştık.

We demonstrated again for the first time

Kuantum hata düzeltmenin ölçeklenebilir bir teknoloji olduğunu

that quantum error correction is a scalable technology.

ilk kez tekrar gösterdik.

Error correction sounds boring, but it's crucial.

Hata düzeltme kulağa sıkıcı gelse de aslında çok önemlidir.

Today, our two-qubit operations have an error rate of 1 in 1,000.

Bugün, iki kübit işlemlerimiz 1.000′de 1′lik bir hata oranına sahiptir.

That means that in every 1,000 steps or so,

Bu her 1000 adımda, kuantum bilgisayarın çökeceği anlamına gelir.

the quantum computer will crash.

To improve this,

Bunu iyileştirmek için

we combine many physical qubits to a logical qubit

bir çok fiziksel kübiti mantıksal kübitle birleştiriyoruz.

to reduce the error rate to 1 in a billion or even less.

Böylece hata oranı milyarda 1′e ve daha aza düşüyor.

We are about halfway through our road map,

Yol haritamızın yaklaşık yarısındayız

and we are optimistic that we will complete it

ve bu on yılın sonundan önce tamamlayacağımız konusunda iyimseriz.

before the end of this decade.

We have done analytical and numerical studies

Bu kadar büyük ölçekteki bir kuantum bilgisayarda

to predict which algorithms will be impactful

hangi algoritmaların etkili olabileceğini tahmin etmek için

on such a large quantum computer.

analitik ve sayısal çalışmalar yaptık.

A class of applications we like and we call Feynman's killer app,

Adını Feynman’ın muhteşem uygulaması koyduğumuz beğendiğimiz uygulamalar sınıfı

is the simulation of systems where quantum effects are important.

kuantum etkilerinin önemli olduğu sistemlerin simülasyonudur.

This is relevant for designing more effective,

Bu da, daha etkili ve daha kişisel ilaçlar tasarlamayla alakalıdır.

more targeted medicines.

Specifically, we have worked with a pharmaceutical company

Spesifik olarak, sitokrom P450′yi tanımlamak için

on algorithms to describe cytochrome P450.

bir ilaç şirketi ile algoritmalar üzerinde çalıştık.

This group of enzymes metabolizes about 75 percent of the drugs we take.

Bu enzim grubu, kullandığımız ilaçların yaklaşık yüzde 75′ini metabolize eder.

Or the design of lighter, faster-charging batteries

Ya da elektrikli arabalar ve hatta elektrikli uçaklar için

that can hold a larger charge for electric cars

daha hafif, daha hızlı şarj olan bataryaların tasarımı.

or even electric airplanes.

Or to hasten the design of fusion reactors to help with climate change,

Ya da insanlığın en acil sorunu olan iklim değişikliğine karşı yardımcı olacak

arguably humanity's most urgent challenge.

füzyon reaktörlerinin tasarımını hızlandırmak.

A recent result is a novel algorithm

Geçenlerde, optimizasyonu önemli derecelerde hızlandırabilecek

that delivers significant speed up for optimization.

yeni bir algoritmadan sonuç aldık.

This is a big deal

Bu çok önemli

because optimization problems are ubiquitous

çünkü optimizasyon problemleri mühendislik, finans veya

in engineering, finance or machine learning.

makine öğrenimi gibi alanların ortak problemidir.

A way to think about this result is in the future,

Bu sonucu şöyle düşünebilirsiniz:

when an AI will play chess or Go against the quantum AI,

Gelecekte AI, kuantum AI’ya karşı satranç veya Go oyununu oynadığında

the quantum AI will win.

kuantum AI kazanacaktır.

This result shows that quantum computers

Bu sonuç, kuantum bilgisayarların

will become a must-have capability

temel hesaplama görevlerini yapmak için

to serve foundational computational tasks.

gerçekten gerekli bir donanım olacaklarını göstermektedir.

I'm also very interested in the intersection of physics

Ayrıca fizik ve nörobiyolojinin kesişimiyle de yakından ilgileniyorum.

and neurobiology.

Quantum information science

Kuantum bilgi bilimi

may enable us to answer one of humanity's deepest questions:

insanlığın en derin sorularından birine cevap vermemizi sağlayabilir:

What creates conscious experience?

Bilinç deneyimini ne yaratır?

An attractive conjecture is that consciousness

Çekici bir varsayıma göre bilinç,

is how we experience the emergence

çoklu evrenlerden biri olan

of a single classical world

tek bir klasik dünyanın meydana gelişini

out of the many the multiverse is composed of.

nasıl deneyimlediğimizdir.

With academic collaborators,

Akademik işbirlikçilerle birlikte

I have started a program to experimentally test this conjecture

kuantum nörobiyoloji yöntemlerini kullanarak

using methods of quantum neurobiology.

bu varsayımı deneysel olarak test etmeyi hedeflediğimiz bir program başlattım.

If our conjecture is correct,

Varsayımımız doğru çıkarsa,

this would allow us to expand human consciousness in space,

bu durum insan bilincini uzay, zaman ve karmaşıklık açısından genişletmemize

time and complexity.

olanak sağlayacaktır.

In conclusion,

Sonuç olarak,

we are making steady progress

dünyanın ilk ve kullanışlı kuantum bilgisayarını yapmada

towards building the world's first useful quantum computer

ve onun muazzam gücünü önemli sorunlara uygulamada

and applying its enormous power to important challenges.

istikrarlı bir ilerleme kaydediyoruz.

A quantum computer will be a gift to future generations,

Bir kuantum bilgisayar gelecek nesillere bir hediye olacak,

giving them a new tool to solve problems that today are unsolvable.

onlara bugün çözülemeyen sorunları çözmek için yeni bir araç verecek.

Thank you.

Teşekkür ederim.

(Applause)

(Alkışlar)