MIRZO ULUG’BEK
NOMIDAGI O’ZBEKISTON
MILLIY UNIVERSITETI JIZZAX FILIALI
AXBOROT TIZIMLARI TEXNOLOGIYALARI
916-21-GURUH TALABASI
HAITBOYEVA UMIDANING
KOMPYUTER FIZIK ASOSLARI
FANIDAN SLAYDI
KVANT KOMPYUTERLAR
•
Dunyo bo‘ylab axborot hajmi kundan-kunga ortib bormoqda.
Statistikaga ko‘ra, raqamli formatdagi axborot hajmining o‘zi
yiliga 30% ga ko‘paymoqda ekan. Yana o‘sha statistikada
qayd etilishicha, oxirgi 5 yil ichida insoniyat tomonidan, undan
avvalgi butun tarix mobaynida ishlab chiqarilgan axborot
hajmidan ko‘ra ko‘proq axborot ishlab chiqarilgan emish.
Buning qanchalik to‘g‘ri ekani ushbu
manba
mualliflarining
vijdoniga havola albatta. Lekin, nima bo‘lganda ham,
qachonlardir shunchaki ko‘l bo‘lgan va keyinchalik “axborot
dengizi”ga
aylangan
informatsiya
yig‘indisi,
endilikda
allaqachon “axborot ummoni”ga aylanib bo‘lgani ham inkor
etib bo‘lmas haqiqatdir. Boz ustiga, zamonaviy dunyoda -
paypoqdan tortib, kir mashinagacha bo‘lgan - deyarli hamma
narsa internetga ulanmoqda.
“Internet buyumlar” degan atama so‘nggi yillarda bot-bot quloqqa chalinayotgani aynan shu
tendensiya mahsulidir. Ya'ni, maishiy turmushdagi mayda-chuydalardan tortib, yirik ijtimoiy
obyektlargacha bo‘lgan narsalar hammasi bir-biri bilan va odamzot bilan internet orqali
ma'lumot almashib turadigan zamona keldi. Bu esa, har lahzada dunyo bo‘ylab o‘ta ulkan
hajmdagi yangi-yangi axborot hajmi paydo bo‘layotganini bildiradi. Tahlilchilarning fikricha,
yaqin 5-10 yil ichida dunyo bo‘yicha internet narsalarga ulangan buyumlarning soni,
internetdan foydalanuvchi odamlar sonidan o‘sib ketar ekan…
Bunisi-ku mayli. Yaxshilikka harqalay. Chunki, alal-oqibat, internet-narsalar siz bilan bizning
turmushimizni yanada farovonlashtiradi. Aytaylik, ayollarimizning allaqachon ishxonaga yetib
bo‘lib, birdan miyasiga uradigan “dazmolni o‘chirmay chiqqan bo‘lsam-a???”- qabilidagi
vahimali xayollariga o‘rin qolmaydi. Internet-narsalar safida bo‘lgan dazmolingizni o‘zini, yoki,
uyni elektr tarmog‘idan masofadan uzib qo‘yish bilan xavotirni bartaraf etish mumkin bo‘ladi.
Lekin, boshqa muammo yuzaga chiqib keladi: jahonda shu darajada ulkan hajmda kun sayin ortib boruvchi axborot hajmini qayerdadir saqlash;
qayta ishlash va superyuqori tezlikda uzatish kerak bo‘ladi. Hozirda dunyodagi yetakchi IT-kompaniyalarda o‘ta kuchli superkompyuterlar mavjud
va ular axborotni 50 petaflops tezlik bilan qayta ishlay olish quvvatiga ega. Ma'lumot uchun: 1 petaflops - soniyasiga 1 trillion operatsiya
bajaradigan jarayondan 1000 tasi demakdir (kalkulyatorga tush ko‘rmang, baribir nollar yetishmaydi. Bu hozircha, insoniyatning axborotni
saqlash va qayta ishlashga bo‘lgan ehtiyojini qondirishga yetarli bo‘lmoqda. Lekin, axborot hajmining yuqorida aytilgani singari o‘sish sur'atlari
saqlanar ekan, yaqin yillarda bizga bu kamlik qilib qolishi hech gap emas. Albatta, yirik IT-korporatsiyalar o‘zlarida mavjud superkompyuterlarni
yanada kattalashtirib, jismonan yirikroq qilishi orqali, unda saqlanishi mumkin bo‘lgan axborot hajmini ham ko‘paytirishi mumkin. Lekin, bu ham
masalaga yechim bo‘la olmaydi. Chunki, ertami-kechmi, baribir jismoniy hajm ham o‘z chegarasiga yetib keladi. Qolaversa, protsessorning amaliy
imkoniyatining ham muayyan fizik chegarasi mavjud va ushbu chegara ham tez orada zabt etib qo‘yilsa, axborotni qayta ishlash tezligi o‘zining
chek-chegarasiga yetib kelgan bo‘ladi. Xullas, bu ketishda, yaqin yillarda Mur qonuni o‘z kuchini yo‘qotadi va insoniyatga, hozirgi
superkompyuterlardan ham ko‘ra kuchliroq va tezkorroq bo‘lgan tamomila yangi turdagi axborot saqlash va qayta ishlash vositalari zarur bo‘lib
qoladi. Yodingizga solib o‘tsak: Mur qonuni shunday xulosaki, u muallif Grexem Murning 1965-yilda olib borgan kuzatishlariga asoslangan bo‘lib,
unga ko‘ra, elektron qurilmalarning axborotni saqlash va qayta ishlash imkoniyati har yili 2 barobardan oshib borar ekan. Albatta, 60-yillarda bu
qonun haqiqatan ham dolzarb bo‘lgan. Lekin, zamonaviy elektronika o‘z imkoniyatlari chegarasiga yetib kelmoqda. Hozirda Mur qonuniga
allaqachon tuzatishlar kiritilgan bo‘lib, ya'ni, 90-yillardan boshlab, elektron uskunalarning axborotni saqlash va qayta ishlash imkoniyati har yili
emas, balki, har 18-oyda ikki barobar o‘smoqda. Ya'ni, axborotni saqlash va qayta ishlashga bo‘lgan fizik-jismonan imkoniyatining o‘sish sur'ati
allaqachon pasaygan. Boz ustiga, mutaxassislar bugunga kelib, ushbu o‘sish sur'ati endilikda hatto 18-oy ham emas, balki, 2-yilni tashkil qilmoqda
deb bong urishayotir. Xullas, xulosa shunday - bizga endi, ko‘zimiz o‘rganib, aqlimiz tanib, fe'limiz ko‘nikib qolgan oddiy - klassik kompyuterlardan
va hatto siz bilan bizga o‘xshagan oddiy odamlarga imkonsiz bo‘lgan superkompyuterlardan ham ko‘ra qudratliroq bo‘lgan tamomila yangi
turdagi kompyuterlarga ehtiyoj uyg‘onmoqda. Vahima qilayotganim yo‘q.
Bu haqiqatan ham shunday. Rivojlanish tendensiyalarini oldindan chamalab kelayotgan yirik IT-
kompaniyalar esa allaqachon otni qamchilashgan. Ishonavering, yaqin yillarda biz axborotni saqlash va qayta
ishlash borasida tamomila yangi, inqilobiy zamonga qadam qo‘yamiz. Bu xuddiki, bir zamonlar odamlar hamma
narsani esda saqlab yurishga majbur bo‘lishgani-yu, keyinchalik,
yozuv ixtiro qilingach
, axborotni yozib qo‘yish
orqali ko‘p miqdorda ishonchli saqlashga o‘tilgani sivilizatsiya tarixida qanchalik katta inqilob bo‘lgan bo‘lsa,
men aytayotgan yangi kompyuter texnologiyasi ham bundan kam darajadagi inqilob bo‘lmaydi. Yoki, odamlar
yozishni bilgani bilan, kitoblarni qo‘lyozma orqali ko‘chirib ko‘paytirgani bois, bilimlar juda sekin tarqalgan
zamonlardan keyin, Iogann Gutenberg ismli zot
bosma matbaachilikni, ya'ni, kitob bosishni ixtiro qilgach
,
insoniyat sivilizatsiyasi ma'lumot almashinuv bo‘yicha yana ulkan, ikkinchi inqilobni amalga oshirgani ham,
kutilayotgan inqilob oldida cho‘t bo‘lmay qoladi. Uzr so‘rayman. Maqolaning kirish qismini juda cho‘zib
yubordim. Xullas, yirik IT-korporatsiyalar, oddiy kompyuterlarning o‘rnini egallaydigan kelajak kompyuterlarni
ishlab chiqishga allaqachon kirishishgan. Ushbu inqilobiy yangi kompyuterlar - kvant kompyuterlari bo‘ladi. Eng
kamtarona chamalashlarga ko‘ra, kvant kompyuterlarining tezlik va axborot saqlash hajmi bo‘yicha
imkoniyatlari hozirgi zamonaviy eng kuchli superkompyuterdan ham yuzlab marta kuchliroq bo‘ladi.
Ekspertlarning ishonch bilan aytishicha, o‘sha, kelajak kvant kompyuterlari vositasida saraton
kasalliklariga davo topish, jinoyatchilarni bir lahzada tutish, DNK molekulalarini tahlil qilish singari muammolarni
hal qilish mumkin bo‘lar ekan. Ushbu va shunga o‘xshash yuzlab masalalar borki, haqiqatan ham, ularga hozirgi
zamon superkompyuterlarining “tishi o‘tmaydi”. Kvant kompyuterlari esa, biz hali tasavvurimizga ham kelmagan
yana minglab masalalarga yechib bersa va istiqbolda yana o‘zimiz kutmagan yangi qulayliklar, imkoniyatlar
eshigini ochsa ajab emas.
Kompyuterni kompyuter qilib turadigan eng asosiy qismi - uning prosessoridir. Kompyuterning qay
darajada kuchli ekani aynan prosessorga bog‘liq bo‘ladi. IT-mutaxassislar slengida “tosh” deyiladigan
ushbu matoh o‘zi ham minglab sondagi
tranzistor
lardan tuzilgan bo‘ladi. Tranzistor bu sistemaning eng
sodda tarkibiy birligi bo‘lib, u qaysidir ma'noda - “o‘chirib-yoqish” uskunasi (pereklyuchatel) ga o‘xshaydi.
Tranzistor ikki xil holatdan birida bo‘lishi mumkin. Ya'ni, u yoki “yoniq” yoki, “o‘chiq” bo‘ladi.
Tranzistorlarning aynan shunday holat kombinatsiyasidan “ikkilik kod” yuzaga keladi. Ikkilik kod esa nol va
bir raqamlaridan iborat bo‘lib, tranzistorning “o‘chiq” holatiga 0 raqami, “yoniq” holatiga esa 1 raqami
muvofiq keladi. Dasturlash tillari va axborotni uzatish hamda, saqlash tamoyillari aynan ushbu 0 va 1
raqamlarining kombinatsiyalariga asoslanadi. Biz holat deb atayotgan ushbu 0 va 1 raqamlari
informatikada “bit” deyilishini aytib o‘tamiz.
Kompyuterni qanchalik darajada kuchli qilmoqchi bo‘lsak, uning uchun shunchalik darajada
ko‘p tranzistorlar kerak bo‘ladi. Ishlab chiqaruvchilar, yildan-yilga tranzistorlarning o‘lchamlarini
imkon qadar kichik qilishga urinib kelishdi va hozirda bu o‘lchamlar mikrometr (ya'ni, 10
–6
)
o‘lchamlarigacha ixchamlashgan. Maqsad esa, yaxlit prosessor ichiga imkon qadar ko‘p tranzistor
sig‘dirish va bu orqali, prosessorning ishchi quvvatini imkon qadar orttirishdir. Masalan, ishlab
chiqaruvchining zo‘r berib ta'kidlashicha, Xbox ning yangi chiqqan “Xbox One X” o‘yin platformasi
prosessoridagi tranzistorlar soni milliarddan ko‘p ekan.
Hozirdagi sotuvda mavjud kompyuterlardagi prosessorni tashkil qiluvchi tranzistorlarning
bitta donasining o‘lchami 10 millimikronni tashkil qiladi. Bu degani, bir millimetrning yuzmingdan bir
qismi demakdir (ko‘ryapsizmi, “qilni qirq yorib”, yoki, “burgaga taqa qoqmoq” qabilidagi iboralar
allaqachon o‘z kuchini yo‘qotgan Lekin, boya aytganimdek, bunday mayda-mayda (zarra-zarra)
o‘lchamlar uchun ham bir kun kelib fizik chegaraga yetib kelinadi. Ya'ni, tranzistorni bundan ham
mitti qilishning imkoni bo‘lmay qoladigan payt albatta keladi. Aynan shunday “IT-rivojlanish
inqiroz”ga yo‘liqmaslik uchun ham hozirda mutaxassis olimlar kvant tamoyillari asosida ishlovchi
kompyuterlarni ishlab chiqish ustida mehnat qilmoqdalar. Agar, oddiy kompyuterlarda tranzistorlar 0
yoki 1 holatdan faqat bittasinigina ifodalay olsa, kvant kompyuterlarining tranzistorlari esa
aksincha, bir vaqtning o‘zida ham 0 va ham 1 holatida tura oladi. Ya'ni, bunday kvant tranzistori bir
vaqtning o‘zida ham “yoniq” va ham “o‘chiq” bo‘lishi mumkin. Bu ilm-fanda “superpozitsiya” deb
ataladigan fizik fenomenning amaldagi namunasi bo‘ladi.
Hozirda kvant tranzistorlarining, ya'ni, kubitlarning turli xillari mavjud. Masalan,
“topologik kubitlar” deb nom olgan kubitlarni Microsoft korporatsiyasi ishlab chiqqan. Lekin bu
kubitlar favqulodda darajada nozik bo‘lib, arzimagan shivirlash tovushi to‘lqinlari tufayli, yoki,
issiqlik nurlanishi tufayli parchalanib ketadi. Barqaror ishlash uchun, topologik kubitlarga –273
°C harorat zarur. Bunday o‘ta past haroratni hosil qilish juda qiyin. Bu haroratni barqaror
saqlab turish esa undan-da qiyin. Lekin, topologik kubitlarning mazkur injiqliklariga yarasha
ajoyib ijobiy jihatlari ham mavjud. Xususan, bunday kubitlar vositasida ishlovchi kvant
kompyuterida saqlanayotgan axborotda deyarli xatolik bo‘lmaydi. Topologik kubitlar asosida
ishlab chiqilgan kvant kompyuteri, ishonchlilik nuqtai nazaridan o‘ta mukammal bo‘ladi.
Harholda, Microsoft korporatsiyasidagilar cho‘chimay, shunday deb bayonot berishmoqda.
Kvant kompyuteri uchta asosiy darajadan iborat bo‘ladi: birinchi daraja -
|
