Silisyum Dışı Hesaplama Şirketlerinin En İyi 10’u

Silisyumdan Yeni Hesaplama Formlarına

Bilgi işlem endüstrisi, mekanik cihazların daha önce yalnızca insan beyni için ayrılmış olan kalkülüs işlemlerini yapmaya başlamasıyla doğdu. Ancak gerçek bilgisayarların ortaya çıkması, vakum tüpleri ve daha sonra transistörler sayesinde gerçekleşti.

Sonraki devrim, artan transistör yoğunluğu sayesinde giderek daha fazla işlem gücü sağlayan silikon bilgisayar çipleri oldu.

Kaynak: Mobile First

Şu anda yarı iletken endüstrisi, 5 nm ve hatta 2 nm aralığında çipler üretmek için giderek daha güçlü sistemler deniyor. Bu, bir noktada daha da küçük silikon transistörlerin kullanılamaz hale gelmesi sorununun bize daha da yaklaşmasına neden oluyor.

Tek bir silikon atomu teorik bir sınırdır, ancak pratik mühendislik sorunları muhtemelen bu eşiğe ulaşmadan önce gerçekleşecektir.

Peki, işlem gücü bundan sonra duracak mı? Muhtemelen hayır.

Bunun yerine, hesaplamayı tamamen yeni prensiplerle gerçekleştirmek çözüm olacaktır. Silikon transistörlerine dayanmayarak hesaplama yapmanın birçok potansiyel yolu vardır. Teknik detaylara girmeden en umut verici fikirleri inceleyebiliriz.

Silisyum Dışı Yarı İletkenler

Yarı iletken, iletken (elektrik akımını iletir, ikili sistemde “1” verisi oluşturur) ya da yalıtkan (elektrik akımını engeller, ikili sistemde “0” verisi oluşturur) arasında geçiş yapabilme yeteneğine sahip bir malzemedir.

Silikon, yarı iletken çipler üretiminde tercih edilen malzeme olmuştur, ancak şimdi birçok alternatif araştırılmaktadır. Bant aralığı (band gap) özelliğine sahip herhangi bir malzeme iyi bir aday olabilir.

Kaynak: Energy Education

Vanadyum Dioksit

Uzun bir süre boyunca, vanadyum dioksit silikonun yerine geçebilecek iyi bir seçenek olarak görülmüştür. Bunun nedeni, sadece bir trilyonuncu saniyede gerçekleşen “metal-izolatör geçişleri” olarak bilinen bir olguya maruz kalmasıdır.

Metal-izolatör geçişinin hızı, klasik silikon tabanlı elektroniklere kıyasla daha hızlı ve daha küçük elektroniklerin mümkün olmasını sağlamalıdır.

Son araştırmalar, titanyum dioksit bir alt tabakaya yerleştirilmiş vanadyum dioksiti incelemeyi başardı.

Ayrıca titanyum dioksitin de bir yarı iletken olabileceğini keşfettiler. Bu keşif, sinir hücrelerine sahip canlı sistemlerin beyinlerinden ilham alarak donanım seviyesinde öğrenebilen nöromorfik çiplerin oluşturulmasını mümkün kılabilir.

Çok hızlı İzolatör‑Metal geçişi sayesinde, titanyum dioksit aktif bir alt tabaka ile vanadyum dioksit, donanım seviyesinde biyolojik nöronları taklit edebilen Mott nöron benzeri atım osilatörleri oluşturmak için kullanılabilir.

Grafen

Bir diğer iyi aday, son derece yüksek elektrik iletkenliğine sahip 2B bir malzeme olan grafendir. Potansiyel bir süperiletken ve özellikleri hâlâ gerçek zamanlı olarak keşfedilen bir “mucize madde”dir.

Grafeni bir yarı iletken malzeme haline getirme konusundaki ilk başarılı çabalar hakkında daha fazla bilgi edinmek için “Grafen Yarı İletkenler – Sonunda Geldiler mi?” adlı makalemizi okuyabilirsiniz.

Organik Malzemeler

Son bir keşfe göre, organik malzeme grafene benzer bir 2B yapı oluşturmak için zorlanabilir. Bu, onları grafen kadar ultra iletken yaparken, doğal olarak yarı iletken özellikler sergilemelerini sağlar; grafenin bu özelliği elde etmek için zorlanması gerekirken.

Bu seçenek hakkında daha fazla bilgi edinmek için “Organik Yarı İletkenler Grafen ve Silikonun Avantajlarını Birleştirebilir mi?” adlı makalemizi okuyabilirsiniz.

Yarı İletkenlerin Güç Kullanımını Optimize Etmek

Daha hızlı ve daha küçük transistörlerin kullanımıyla ilgili bir sorun, artan güç tüketimidir.

Alternatif bir yöntem, “redoks geçidi” olarak adlandırılan bir teknik kullanmak olabilir. Bu, daha çok kimyasal bir reaksiyona (redoks) dayanır ve güç talebini büyük ölçüde azaltabilir.

Eğer bilgisayar maliyetleri, çiplerin kendisinden daha çok güç maliyetlerinden dolayı artmaya başlarsa, bu çözümün de uygulanmasını görebiliriz. Bu konudaki en son haberleri “Redoks Geçidi, Küçük Elektroniklerde Yeni Verimlilik Seviyelerine Yol Açabilir” adlı makalemizde inceledik.

Fotoni̇k

Alternatif yarı iletken malzemeler silikonu değiştirmeye çalışıyor. Peki ya hesaplama tamamen elektron, transistör ve yarı iletken kullanmadan yapılabilse?

Bu, hesaplamayı doğrudan ışıkla gerçekleştirmeyi amaçlayan fotoni̇k fikridir.

Işık, evrendeki en hızlı şeydir, bu yüzden silikon ve yarı iletken tabanlı hesaplamadan kat kat daha hızlı olabilir.

Pratikte, fotoni̇k hâlâ silikon içerebilir ancak kristallere de dayanabilir.

Işığın dalga benzeri doğası nedeniyle, fotoni̇k tasarım, yarı iletkenlerde kullanılanlardan farklı, eğriler ve benzersiz (henüz tam olarak teknolojik olarak olgunlaşmamış) tasarım prensiplerine dayanır.

Kaynak: Synopsis

Kuantum Hesaplama

Hesaplama, elektrik akımı yerine parçacıkların kuantum durumunu ölçerek de gerçekleştirilebilir.

0 ve 1 (akım yok veya akım) üretmek yerine, parçacık verisinin aynı anda 0 VE 1, 1 veya 0 olabildiği “kuantum bitleri” (kubit) kullanır.

Hesaplamadaki temel fark nedeniyle, kuantum hesaplama “normal” hesaplamanın bir alternatifi değil, tamamlayıcısıdır.

Standart hesaplama lineer çalışır ve iklim modellemesi, şifreleme ya da protein gibi karmaşık moleküllerin 3B konfigürasyonu gibi çok karmaşık hesaplamalarla zorlanır. Kuantum hesaplamanın tam da bu tür hesaplamalarda üstün performans göstermesi beklenmektedir.

Dolayısıyla, silikonun yerini tamamen almasa da, kuantum bilgisayarlar daha önce silikon çipleri için neredeyse imkânsız olan görevleri daha iyi yerine getirebilir.

Kuantum bilgisayarlarındaki en son haberleri “Kuantum Hesaplamanın Güncel Durumu” adlı makalemizde okuyabilirsiniz.

Biyolojik Organoidler

Beyinlerimiz, özellikle desen tanıma, dil gibi süreçlerde temelde süper bilgisayarlar gibidir ve bunu sadece birkaç düzine watt tüketerek çok verimli bir şekilde yaparlar.

Bir İsviçre girişimi olan FinalSpark, şimdi 10.000 insan nöronundan oluşan 0,5 mm çapında bir küre (organoid) geliştirdi. Ve bunu hesaplama yapmak için kullanıyor. Hizmet bulut üzerinden bile erişilebilir olacak.

Bu çok yeni bir alan ve ne kadar ilerleyeceği henüz belirsiz. Ama kim bilir, belki bir gün otonom araçlarımız çipler yerine nöronlarla çalışacak.

Silisyum Dışı En İyi 10 Hisse

1. International Business Machines Corporation

International Business Machines Corporation (IBM ) (IBM), ilk ana bilgisayarın ticarileştirilmesinin öncü gücüydü. Ancak Apple (AAPL ), TSMC ve NVIDIA (NVDA ) gibi diğer teknoloji devlerinin üretim hacimlerinde geride kalmıştır.

Bununla birlikte, kuantum bilgisayarların geliştirilmesinde ön safhadadır. Örneğin, 127 kuantum biti olan “Eagle” kuantum bilgisayarını geliştirdi; ardından “Osprey” adıyla bilinen 433 kuantum bitlik bir sistem geldi.

Şu anda ise çapraz rezonans kapı teknolojisine dayalı 1.121 süperiletken kuantum biti içeren “Condor” adlı işlemci ve alanın en uç noktasındaki “Heron” kuantum işlemcisi izlemektedir.

IBM, bilgi işlem ve yarı iletken endüstrisindeki diğer birçok ileri yenilikte yer almaktadır. Bunlar arasında iletken organik malzemeler, nöromorfik hesaplama, fotoni̇k vb. bulunmaktadır.

Bir ölçüde IBM, yeni hesaplama yöntemleri geliştirme ve bunları sektöre lisanslama konusunda uzmanlaşmış bir “patent şirketi” haline gelmiştir.

Şu ana kadar, silisyum dışı tüm hesaplama yöntemlerinde mümkün olduğunca çok temel patente sahip olma konusunda oldukça kararlı görünüyor; bu, yarı iletken endüstrisinin bugün bir dev haline gelmesinde büyük katkı sağladığı geçmiş başarısını tekrarlamaktadır.

2. Microsoft Corporation

Zaten “normal” bulut hizmetlerinde lider olan Microsoft (MSFT ), Azure Quantum ile kuantum bulut hizmetleri sunmada öncü konumdadır.

Gelecekte kuantum hesaplamanın büyük bir kısmının, doğrudan bir kuantum bilgisayarına erişim yerine Microsoft gibi bulut hizmetlerine dayanarak “uzaktan” yapılması tamamen mümkündür.

Bu, kuantum bilgisayar uygulamalarının çoğunun kuantum bilgisayarına özgü bir geçmişi olmayan biyokimyacılar, malzeme bilimi uzmanları, iklim bilimcileri ve diğer uzmanlar tarafından araştırılması nedeniyle özellikle olasıdır.

Bu nedenle, IBM, Microsoft veya Google gibi firmalarda çalışan uzman profesyonellere güvenmek, alanda eğitimsiz kişileri işe almak ya da eğitmekten daha mantıklıdır.

Microsoft hizmeti, kuantum bilgisayarını geleneksel bulut tabanlı süper bilgisayar hizmetiyle birleştiren “hibrit hesaplama” sunmaktadır.

Kaynak: Microsoft

Dikey entegrasyon yerine, Microsoft’un kuantum bilgisayarına yaklaşımı, IonQ (IONQ), Pasqal, Quantinuum, QCI (QUBT) ve Rigetti (RGTI) gibi kuantum bilgisayarını gerçekleştirmek için mümkün olan hemen hemen tüm teknolojileri kapsayan liderlerle ortaklıklar kurmak olmuştur.

Kaynak: Microsoft

Microsoft ayrıca 2023 sonunda, kuantum bilgisayarını fotoni̇kle birleştiren bir şirket olan Photonic ile bir iş birliği kurdu.

Microsoft, finans sektörü için analog fotonik çipler üzerinde de çalışmaktadır.

Kuantum bilgisayar şu anda Microsoft’un işinin merkezinde değil. Ancak sektörün merkezi bir aktörü olup, QCI veya Rigetti gibi halka açık kuantum bilgisayar ortaklarının hisselerini doğrudan satın almaktan daha “güvenli” bir hisse seçimi olabilir.

3. Alphabet Inc.

Google, büyük ölçüde Google Quantum AI laboratuvarı ve Santa Barbara’daki Quantum AI kampüsü aracılığıyla kuantum bilgisayarda çok aktiftir.

Google’un kuantum bilgisayarı, 2019’da Sycamore makinesiyle “kuantum üstünlüğü” elde ettiğini iddia ederek tarih yazdı; 200 saniyede bir süper bilgisayarın 10.000 yıl alacağı bir hesaplamayı gerçekleştirdi.

Ancak Google’un en büyük katkısı muhtemelen donanımdan (arama, G Suite, Android vb.) çok daha iyi bir geçmişe sahip olduğu yazılım alanında olacaktır. Google Quantum AI, bilim insanlarının kuantum algoritmaları geliştirmesine yardımcı olmak için tasarlanmış bir yazılım paketi sunmaktadır.

Google ayrıca Lightmatter gibi fotonik şirketlerinin aktif bir destekçisidir.

Google, kuantum bilgisayar yazılımı ve programlamasının standartlarını belirleyecek şirketlerden biri olma ihtimali yüksek, bu da alanın gelecekte nasıl evrileceğine yön verecek. Güçlü ağı ve risk sermayesi faaliyetleri, diğer silisyum dışı hesaplama biçimlerinde de bir yer sağlayacaktır.

4. Intel

Intel (INTC ), büyük bir çip üreticisi olup bu gücünü kuantum bilgisayar alanına da yönlendirmeyi hedefliyor.

Yakın zamanda “Tunnel Falls” adlı “en gelişmiş silikon spin kuantum biti çipi”ni piyasaya sürdü. Dikkat çekici olan, bir prototip olmaması, ölçekli bir çip olarak üretilmesi ve wafer boyunca %95 verim oranı ve voltaj uniformitesine sahip olmasıdır. Bu, şu anda yeni ve hızla değişen bir sektörde nadir olan kuantum bilgisayar çiplerinin seri üretimine kapı aralamaktadır.

Kaynak: Intel

Kökenlerine sadık kalan Intel, çiplerini kullanmak için yazılım da geliştiriyor; Intel Quantum SDK’yı yayınladı. Bu, programcıların Intel kuantum çipi tasarımıyla uyumlu kuantum bilgisayar yazılımı geliştirmeleri için bir kılavuz sunar; bu, tarihsel olarak Intel’in geleneksel çip işinde çok güçlü ve karlı bir koruma duvarı olmuştur.

Kaynak: Intel

Ölçeklenebilir kuantum çip üretiminin ortaya çıkması, sektörde diğer teknik bilimsel atılımlara benzer devrim niteliğinde olabilir; maliyetleri düşürür ve ortak programlama standartları ve çip mimarileri oluşturur.

2023 sonunda Intel, fotonik işini Jabil (JBL) şirketine devretmeye karar verdi.

Genel olarak, Intel kuantum bilgisayarda ilerleme kaydediyor ve fotonik ve diğer alternatiflerin üzerinde bu konuya odaklanmak için net bir stratejiye sahip gibi görünüyor.

5. Nvidia

Grafik kartları ve daha yakın zamanda kripto para madenciliği ekipleri ve AI çiplerinin önde gelen üreticisi Nvidia, artık bir PC parça üreticisinden küresel bir teknoloji devine dönüşmüş durumda.

Nvidia, ayrıca yeni açık kaynaklı CUDA kuantum yazılım platformunu kullanarak normal çipleri kuantum bilgisayarlarıyla birleştiren NVIDIA DGX Quantum ile kuantum bilgisayar alanında da aktiftir.

Kaynak: Nvidia

AI alanındaki liderliğini pekiştirmeyi hedefleyen Nvidia, veri merkezlerinde AI-optimised ağ için QuantumX-800’i de piyasaya sürdü.

Fotoni̇k konusuna gelince, Nvidia TSMC ve Broadcom (AVGO ) ile bir ortaklık kurdu. Klasik silikon çipleri ve fotoni̇ği birleştiren ortak paketli optik (CPO) aracılığıyla tek bir modül oluşturmayı hedefliyor.

Genel olarak, Nvidia’nın başarısı mevcut AI patlamasıyla yakından bağlantılıdır; kuantum bilgisayar ve fotonik ikinci sırada yer alıyor. Ancak bu sektörlerin büyümesinden de faydalanacak ve yarışta kalmaya devam ediyor gibi görünüyor.

6. Quantinuum / Honeywell

Quantinuum, Honeywell Quantum Solutions ve Cambridge Quantum’ın birleşmesinin (ve daha önce bahsedildiği gibi Microsoft kuantum bulut bilişiminin bir ortağı) sonucudur.

Quantinuum şu anda, diğer kuantum bilgisayar sistemlerinin daha az keşfettiği, özellikle finans ve tedarik zinciri analizleri gibi segmentlere odaklanıyor; bu, Eylül 2023’te başlatılan Quantum Monte Carlo Integration (QMCI) motoru ile gerçekleşti.

QMCI, finansal türevlerin fiyatlandırılması veya yüksek enerjili parçacık fiziği deneylerinin sonuçlarının simülasyonu gibi analitik çözümü olmayan problemlere uygulanır ve işletme, enerji, tedarik zinciri lojistiği ve diğer sektörlerde hesaplamalı ilerlemeler vaat eder.

Microsoft gibi, kuantum bilgisayar Honeywell’in işinin merkezi değildir; Honeywell daha çok uzay, otomasyon ve özel kimyasallar ve malzemeler gibi ürünlere odaklanmaktadır.

Bununla birlikte, bu iş segmentlerinin her birinin kuantum bilgisayardan fayda sağlayabileceğini düşünürsek, Honeywell’in bu alana girmesinin iş mantığını görmek zor değildir.

Bu, Honeywell’i hem kuantum bilgisayar hizmetleri sağlayıcısı hem de kuantum bilgisayarların gerçek iş vakalarına uygulanmasından fayda sağlayabilecek şirketlerden biri yapar; Quantinuum’un gruba entegrasyonu, endüstriyel rakiplerine göre daha hızlı bir ilerleme sağlamasına yardımcı olacaktır.

7. Synopsys

Herhangi bir fotonik sistem, en azından başlangıçta, silikon sistemlerle mümkün olduğunca sorunsuz bir şekilde entegre edilmelidir. Synopsys bu konuda yardımcı olabilir.

Şirket, silikon tasarımı ve doğrulama konusunda uzman olup, yazılımı ultra-ileri 5nm ve altı çiplerin tasarımında kullanılmaktadır.

Şirket ayrıca “endüstrinin tek sorunsuz tasarım akışı” olarak tanımlanan fotonik cihazlar, sistemler ve entegre devreler için yazılım sunar. Bu, yeni fotonik cihazların tasarımını ve simülasyonunu yönetmeyi sağlar.

Kaynak: Synopsis

Şirket, ayrıca Juniper Network ile ortak bir girişim geliştirerek indiyum fosfit kullanan bir fotonik şirketi olan OpenLight’ı oluşturdu.

8. Juniper Network

Juniper, #1 bulut‑yerel kablosuz çözümü ve tek AI‑destekli WiFi ağı sunduğunu iddia ediyor. Bu, onu Cisco gibi daha eski ve köklü devlerle doğrudan rekabete sokuyor. Juniper’in teknolojisi Juniper Mist, Cisco’nun eşdeğerine göre daha ölçeklenebilir, esnek ve anomali tespitinde daha iyi olduğu söyleniyor.

Şirketin çözümleri, kullanıcıdan veri merkezine kadar tüm ağ seviyelerinde kullanılan “Marvis” AI motoru sayesinde AI’ye büyük ölçüde dayanıyor.

Kaynak: Juniper

Güvenlik açısından Juniper, güvenlik duvarları, tehdit savunması ve sömürü karşıtı savunmada Fortinet (FTNT ), Palo Alto, Zscaler gibi çoğu satıcıyı geride bırakarak üstün sonuçlar gösteriyor.

Juniper ayrıca, şu anda çoğunlukla veri iletimi ve sensörler için kullanılan Fotonic Entegre Devreler (PIC’ler) sunmaktadır. Bunların gelecekte fotonik tabanlı bilgisayarların ayrılmaz bir parçası olması bekleniyor.

Kaynak: Synopsis

9. Rigetti Computing, Inc.

Rigetti, “çığır açan çoklu çip işlemcimiz ve hâlihazırda baskın kuantum bilgisayar mimarisi haline gelen hibrit kuantum‑klasik yaklaşım için kritik IP’ye sahip” bir kuantum bilgisayar şirketidir.

Şirket, çip tasarımı ve üretiminden hesaplama gücünün bulut üzerinden sunulmasına kadar kuantum bilgisayar için gerekli tüm adımları entegre ediyor.

Kaynak: Rigetti

Şirket, Intel gibi devlerin yaptığı gibi mümkün olduğunca çok kuantum biti eklemek yerine mevcut ürünlerini mükemmelleştirmeye ve çok yüksek bir doğruluk ve hız seviyesine ulaşmaya odaklanıyor; bu da onu daha güvenilir bir ticari ürün haline getiriyor.

En son sürümü, 84 kuantum bitlik Ankaa-3, 2024’ün ikinci yarısında tanıtılması bekleniyor. Ankaa konseptine dayanarak, şirket uzun vadede 336+ kuantum bitlik bir sistem hedefliyor.

Kaynak: Rigetti

Aralık 2023’te Rigetti, “sadece” 900.000 $ fiyatla ve 4‑6 hafta teslim süresiyle bir “mini kuantum bilgisayar” olan 9 kuantum bitlik Novera sisteminin satışına başladı.

İlk müşteriler arasında Fermilab’ın SQMS Merkezi, Hava Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarı ve Horizon Quantum (HQ ) Computing yer aldı.

Şirket, 2024 baharında Russel 3000 Endeksi’ne katılacağını duyurdu.

10. IPG Photonics

IPG, fiber, diyot, UV ve derin UV lazerler dahil olmak üzere neredeyse tüm lazer tiplerini üreten bir lazer üreticisidir. 6.200 çalışanı ile yılda 42.000’den fazla lazer cihazı sevk etmektedir.

Uzmanlık alanı, yüksek hassasiyet ve bir femtosaniye (bir katrilyonuncu saniye) kadar kısa lazer darbeleri üretebilme yeteneğine sahip fiber lazerlerdir.

IPG lazerleri şu anda şu amaçlarla kullanılmaktadır:

• Gelişmiş bilimsel uygulamalar (spektroskopi, mikroskopi, interferometri, optik tutma vb.)
• Elektrikli araçların batarya ve elektrik motorları üretimi.
• Malzeme işleme, özellikle metal kesme, oyma, temizlik ve lazer 3D baskı.
• Lazer mikroişleme, lazerlerin ultra küçük yapılar oluşturmak için kullanıldığı alan.

Tamamen fotonik tabanlı bilgisayarlar oluşturmak için fotonik çiplerde ilerlemeler gerekli olsa da, zaten çok yaygın bir bileşen olan lazerlerin büyük bir kısmını entegre edeceği biliniyor.

Fotonic hesaplama için ışık, lazer tarafından yayılan çok kararlı ışığa dayanmalıdır. Bu nedenle, IPG gibi lazer endüstrisi liderleri, yarı iletken endüstrisinin giderek fotoni̇ğe geçişiyle lazer talebindeki artıştan fayda sağlayacaktır.

Ve bu yeni segmentte, ultra‑kısa lazer darbeleri ultra‑hızlı hesaplama gücüne dönüştürülebilir.