Kuantum teknolojileri ve enformatik araştırmaları dergisi.

Kuantum Veri Bilimine Giriş: Grover Arama Algoritması

Ercan ÇAĞLAR

Published Oct 30, 2023• 0 citations

Abstract

Günümüzde verinin saklanması ve veriye erişim önemlidir. Arama algoritmalarının genel amacı veriye en kısa sürede ulaşmaktır. Bu makalede arama problemine kuantum mekaniği ile farklı bir bakış açısı getiren Grover arama algoritması incelenmiştir.

DOI: 10.70447/ktve.2221

Related papers

KUANTUM HATA DÜZELTME ENTEGRASYONU İLE GROVER SALDIRILARINA DİRENEN HİBRİT SİMETRİK ŞİFRELEME YAKLAŞIMI

Ozge Tas

Kuantum Hata Düzeltme Entegrasyonu ile Grover Saldırılarına Direnen Hibrit Simetrik Şifreleme Yaklaşımı Hibrit şifreleme yaklaşımı kuantum hata düzeltme entegrasyonu ve grover saldırılarına karşı direnç göstermektedir. Gelişen kuantum hesaplama yöntemleriyle kriptografik sistemlerin güvenliğini arttırmak için yenilikçi hesaplama yöntemleri geliştirilmiştir.Kuantum algoritması olan grover algoritması geleneksel simetrik şifreleme yöntemlerini tehdit ettikçe kuantum hata düzeltmeyi içeren hibrit şifreleme yöntemleri geliştirilmesi giderek önemli hale gelmiştir. Bu yaklaşımla hassas verilerin korunması kuantum tehtidlerinin oluşturduğu diğer güvenlik açıklarını ele almak için simetrik ve asimetrik şifreleme yöntemlerinin birleşim yöntemleri kullanılmaktadır. Hibrit simetrik şifreleme çalışma prensibi simetrik bir anahtarın verilerin büyük bir kısmını şifrelediği ve asimetrik sistemin bu simetrik anahtarı ilettiği çift katmanlı bir mekanizma kullanır. Kuantum hata düzeltme tekniklerine entegre ederek bu yöntem şifrelenmiş verilerin iletim sırasında hatalara ve saldırılara karşı bütünlüğünü korumayı amaçlar ve bu durum modern iletişim altyapılarının güvenliğini sağlamada kritik önem taşır.Bu tür gelişmeler yalnızca gizliliği ve verimliliği sağlamakla kalmaz aynı zamanda kriptografik sistemlerin kuantum teknolojilerine hakim olduğu bir sistem sağlar.Bu hibrit yaklaşım önemli düzeydeki etkileri gelişmiş güvenlik önemlerinin alınmasına olanak sağlayarak , siber güvenlik alanında kuantum hesaplama zorluklarına uyum sağlama konusunda artan ihtiyaçlara yanıt sunar.Dünya çapındaki kurumlar Grover algoritmasının etkilerini ve yerleşik şifreleme standartlarına yönelik potansiyel risklerini araştırırken kuantum hata düzeltmenin hibrit şifreleme çözümlerine entegrasyonu veri güvenliğini korumak için proaktif bir önlem olarak görülmektedir. Bu değişimler özellikle geleneksel ve kuantum dirençli metodojiler arasındaki kriptografik uygulamaların geleceği hakkında önemli tartışmalara yol açmaktadır. Alanda yapılan önemli çalışmalar bu hibrit sistemlerin uygulanmasına, anahtar boyutlarında gerekli ayarlamalara ve kuantum sonrası kriptografik çözümlere geçişe odaklanmaktadır. Kuruluşların bu teknolojileri entegre etmesi için klasik ve kuantum teknolojilerinin getirdiği tehditlere dayanabilen güvenli ve ölçeklenebilir kriptografik çerçevelerin geliştirilmesinin araştırmalar için kritik öneme sahiptir.

Jan 1, 20250 citations

Yapı Mühendisliğinde Kuantum Hesaplama: Gelecek Uygulamalar İçin Teorik Bir Çerçeve

Filiz Kolcu

Kuantum hesaplama, karmaşık hesaplama problemlerini ele almak için devrim niteliğinde bir yaklaşım sunmakta ve yapı mühendisliği alanını dönüştürme potansiyeline sahiptir. Bu çalışma, kuantum algoritmalarının—özellikle Grover algoritması (Grover, 1996), Varyasyonel Kuantum Özdeğer Çözücüsü (VQE) (Peruzzo et al., 2014) ve Kuantum Yaklaşık Optimizasyon Algoritması (QAOA) (Farhi, Goldstone & Gutmann, 2014) klasik yapısal analiz ve tasarım yöntemleriyle ilişkili sınırlamaların aşılmasındaki olası rolünü ve teorik temellerini incelemektedir. Çalışmada, kuantum hesaplamanın sonlu elemanlar analizi ve optimizasyon süreçlerine entegrasyonu için kavramsal bir çerçeve sunulmakta; veri kodlama, hibrit mimariler gibi temel teknik zorluklar ele alınmakta ve gelecekteki araştırmalar için umut verici yönler ortaya konulmaktadır. Bu çalışma, kuantum destekli yapısal tasarımın gelecekteki pratik uygulamaları için bir temel oluşturmayı amaçlamaktadır.

Özgür Yayınları eBooksMar 19, 20260 citations

Kuantum bilgisayarları ve bazı uygulamalar

Mustafa Şahin

Kuantum bilgisayarları atom ve atom altı parçacıkların davranışlarından yararlanılarak laboratuvar ortamında geliştirilmeye çalışılmaktadır. Bu bilgisayarlar kübit adlandırılan iki seviyeli kuantum mekaniksel sistemleri bilgi depolama ve temel işlem birimi olarak kullanmaktadır. Klasik bitlere göre mümkün olmayan aynı anda iki durumu birden sergileyebilme kübitler için mümkündür ve bu durum hesaplamalarda kullanılabilmektedir. Bu özellik kuantum bilgisayarlara üstün işlem yeteneği kazandırmaktadır. Klonlanamama kübitlerin kopyasının alınmasını engellemekte ve kuantum bilgisayarların doğasına veri güvenliğini katmaktadır. Farklı yeteneklere sahip bu bilgisayarların kullanılabilmesi için programlanması ve neler yapması gerektiği söylenmelidir. Tezimde kuantum bilgisayarların üstün işlem yeteneklerinin kullanılmasına, mevcut kuantum algoritmalarının yazılmasına imkan sağlayan yeni bir kuantum programlama dili geliştirilmiştir.

Jan 1, 20140 citations

KUANTUM YAZILIM TEST TEKNİKLERİ VE ARAÇLARI ÜZERİNE BİR İNCELEME

Fatma Betül Özdemir, Savaş Öztürk

Kuantum bilgisayarlarının gelişimiyle birlikte kuantum yazılımlarının üretilme ve test ihtiyacı doğmuştur. Geleneksel yazılım test yöntemleri, kuantum mekaniğinin doğasından kaynaklanan karmaşıklık nedeniyle kuantum yazılımlarını test etmede yetersiz kalmaktadır. Kuantum yazılım sistemlerinin doğruluk ve güvenilirliğini sağlamak için kuantum test teknikleri ve araçları, özel olarak geliştirilmiş çözümler sunmaktadır. Bu çalışmada kuantum bilgisayar teknolojisinin geleceği için temel niteliği taşıyan güncel çalışmalar anlatılmıştır. Başlıca QuanFuzz, QMutPy, Quito vb. araçlar ile metamorfik, kombinasyonel ve arama tabanlı test tekniklerinden bahsedilmiştir. Kuantum test mühendisliği alanında görülen standartlaşma problemi üzerinde değerlendirmeler yapılmıştır. Bu çalışma, kuantum test teknikleri ve araçları üzerinde çalışma yapmak isteyen araştırmacılara bir rehber niteliğindedir.

Journal of Information Systems and Management ResearchJun 30, 20250 citations

Development of quantum computation based artificial intelligence algorithms

Hasan Yetış

Kuantum hesaplama günümüzde etkinliği kanıtlanmış, klasik hesaplamaya göre çok zorlu problemleri çözme potansiyeline sahip, kuantum mekaniğini temel alan bir hesaplama paradigmasıdır. Yapay zeka insan kabiliyetlerine sahip sistemlerin geliştirilmesini amaçlamaktadır. Yapay zeka sistemlerinin iyileştirilmesinin önündeki engellerden biri ihtiyaç duydukları yüksek hesaplama gücüdür. Tez çalışmasında, kuantum hesaplamanın sağladığı avantajların yapay zeka yöntemlerinde kullanılması araştırılmıştır. Yapılan araştırmalar sonucu elde edilen temel bilimsel katkılar; kuantum uyarlamalı optimizasyon algoritmalarının iyileştirilmesi, kuantum verilerin optimize bir şekilde kodlanması, görüntülerin kuantum ortamda paralel şekilde işlenmesi ve derin öğrenme için kuantum konvolüsyon/havuzlama yöntemlerinin geliştirilmesi alanlarında sağlanmıştır. Kuantum uyarlamalı genetik algoritmalar için önerilen yaklaşımın orijinal yönteme göre yaklaşık %12 oranında daha iyi çözüm elde ettiği gözlemlenmiştir. Görüntü gibi büyük verilerin optimize bir şekilde kodlanması için önerilen kuantum veri kodlama yöntemi 4-bit çözünürlüğe sahip 4x4 boyutundaki örnek görüntü üzerinde test edilmiştir. Önerilen yöntemin ESOP yöntemine göre cost115 maliyeti açısından yaklaşık %57 daha iyi sonuç ürettiği görülmüştür. Derin öğrenme uygulamaları için geliştirilen değer tabanlı kuantum konvolüsyon ve havuzlama yöntemleri, önerilen kuantum paralel görüntü işleme çerçevesi yardımı ile tüm görüntü üzerinde klasik bilgisayarlara ihtiyaç duymadan çalıştırılabilmiştir. Yöntemin, klasik konvolüsyon işlemi ile birebir aynı sonuçları ürettiği gözlemlenmiştir. Ardından analog olarak kodlanan girişler kullanılarak klasik konvolüsyon işleminin modellenmesi için varyasyonel kuantum konvolüsyon yöntemi önerilmiştir. Oluşturulan Ansatz devrenin parametreleri diferansiyel gelişim algoritması ile optimize edilerek, klasik konvolüsyon işlemi 0.001 ortalama kare hata dahilinde başarı ile modellenmiştir. Sonuç olarak yapılan çalışmalarla kuantum hesaplamanın çeşitli yapay zeka algoritmalarında kullanılabilmesi adına optimize edilmiş yöntem önerilerinde bulunulmuştur. Klasik bilgisayarlara ihtiyaç duymadan kuantum bilgisayarların avantajlarının yapay zeka yöntemlerinde kullanılabildiği görülmüştür.

Jan 1, 20220 citations

Hyper parameter optimization with quantum programming

Fadime Demirtas

Günümüzde önemli çalışma alanlarından olan Makine öğrenmesi alanına ait bir problem olan hiper parametre optimizasyonu, model başarımlarına doğrudan etki etmektedir. Hiper parametre optimizasyonu ile makine öğrenmesi algoritmalarının başarımının pozitif yönde etkilendiği, karmaşık arama uzayına sahip olunan modellerde optimal zaman maliyeti sağlandığı yapılan çalışmalarda gözlemlenmiştir. Bu çalışma kapsamında bu probleme klasik, optimizasyon ve kuantum optimizasyon yöntemleri ile çözüm aranmıştır. Son yıllarda oldukça hız kazanan bir konu olan kuantum hesaplamanın makine öğrenmesi yöntemleri ile kullanımı ilgi görmektedir. Kuantum fiziği ve makine öğreniminin kesişme noktasında yer alan bu son teknolojik yaklaşım, klasik bilgisayarların işlemeyeceği büyüklükteki bilgiyi işlemek için kuantum mekaniğinin ilkelerinden yararlanmaktadır. Çalışmada yer alan hiper parametre optimizasyonu yöntemleri, Izgara, Rastgele ve Bayes arama; Genetik algoritma ve Parçacık sürü optimizasyonu, Kuantum genetik algoritma ve Kuantum parçacık sürü optimizasyonudur. Bu yöntemler kullanılarak klasik makine öğrenmesi algoritması olan Destek vektör makinesi ve kuantum özellikleri ile hibritleşmiş model olan Kuantum destek vektör makinesinin hiper parametreleri üzerinde deneyler yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar ışığında Izgara arama yöntemi en iyi sonucu vermekle birlikte, optimizasyon yöntemleri de bu sonuca oldukça yakın bir başarım gösterdiği gözlemlenmiştir.

Jan 1, 20240 citations