Ufuktaki kuantum

2024’ün sonunda Google, Willow adlı kuantum çipini tanıttı. Bu çip, süper bilgisayarların asırlarda tamamlayamayacağı bir görevi 5 dakikada tamamlayabiliyor. Microsoft da kısa süre önce benzer bir duyuru yaptı. Çoğumuz konuya hakim değiliz. Detaylara girmeden önce kuantum fiziğiyle kuantum bilişimin ilişkisine bakalım. 

KUANTUM VE BİLİŞİM 

Kuantum fiziği bugüne kadar doğanın sıra dışı kurallarını anlamamızı sağladı. Doğanın en küçük parçacıklarının (atomlar, elektronlar, fotonlar vs.) nasıl davrandığını inceleyen bu bilim dalı, Planck, Einstein, Schrödinger, Heisenberg gibi bilim insanları sayesinde gelişti. Atom bombasından transistörlere kadar birçok teknolojiye yol açtı. Kuantum bilişim fikri ise yıllar sonra ortaya çıktı. Fizikçi Richard Feynman’ın bir konuşmada sorduğu “Doğayı simüle etmek istiyorsak klasik bilgisayarlar yetmez, çünkü doğa kuantum kurallarıyla işliyor. Neden kuantum kurallarını kullanan bir bilgisayar yapmıyoruz” sorusu önemli bir mihenk taşı olarak anılıyor. Kuantum bilişim, normal bilgisayarların kullandığı 0 ve 1’lerden oluşan ‘bit’ler yerine, kuantum mekaniğindeki fizik kurallarını kullanan ‘kübit’ denen birimler üzerinden çalışıyor. Kübitlerin ana özelliği, aynı anda hem 0 hem de 1 olabilmesi ve diğer kübitlerle bağlantılı bir şekilde çalışması... Bu kavramlardan ilki süperpozisyon, ikincisi ise dolanıklık olarak adlandırılıyor. Bu sayede kuantum bilgisayarlar çok karmaşık problemleri klasik bilgisayarlardan çok daha hızlı çözebiliyor. Mesela bir labirentte tüm yolları tek tek denemek yerine, hepsini aynı anda test etmek gibi düşünebilirsiniz. Normal bilgisayarlar işleri sırayla yaparken kuantum bilgisayarlar aynı anda birçok hesaplama yapabiliyor. 

NELER DEĞİŞECEK? 

Yarım asırdır süren bir hayal bu. İlerleme kaydedildi ancak devrim gerçekleşemedi. Bunun birçok nedeni var: Kuantum bilişim hayali gerçekleştiğinde belli endüstrilerde kullanılacak ve günümüz teknolojilerinin çözemediği alanlar kökten değiştirecek. Özellikle ilaç, sağlık, materyal, doğabilim gibi sektörlerde pek çok zorluğun aşılmasını sağlayacak. Çaresiz hastalıklara derman olacak moleküllerin geliştirilmesinden kişiye özel ilaç ve tedavi yöntemlerine kadar gidebilecek gelişmelere tanık olacağız. Yeni, ezber bozan materyaller geliştirilebilecek. Bu maddeler kullanılarak örneğin tekrar şarj edilmesi gerekmeyen bataryalar ya da ekstra dayanıklı araçlar yapılabilecek. İklim ya da doğal hayatla ilgili yeni modeller geliştirilebilecek. Kuantum bilişimin yolu elbette yapay zekayla da kesişecek, öğrenme ve çıkarım konularında önemli atılımları tetiklenecek. Bütün bu konuların tek bir ortak noktası var: Bağlantısallık üzerine kurulu ve binlerce ihtimali içeren alternatifleri keşfedebilmek, hesaplayabilmek ve kontrol edebilmek söz konusu. 

MICROSOFT’UN KEŞFİ 

Microsoft, geçtiğimiz günlerde klasik bilgisayarların pratikte çözmesi imkansız olan endüstriyel ölçekteki problemlere çare olabilecek kuantum bilgisayar çipi Majorana 1’i tanıttı. Majorana 1, “Topolojik Çekirdek” mimarisini kullanan ilk kuantum çipi oldu. Atomların titreşimlerinin neredeyse durduğu, çevreden gelen gürültülerin en aza indiği bu yeni halde kübitlerin kuantum özellikleri neredeyse tamamen korunabiliyor. Microsoft’un 17 yıllık kuantum bilişim çalışması önemli bir ilerleme. Bu keşifle çevresel bozulmalara dayanıklı bir çözüm sunuluyor. Çipi anlatan videoya “Bir Milyon Kübite Giden Yol” ismi verildi. Eğer doğruysa bu, kuantum bilgisayarları laboratuvardan gerçek dünyaya taşıyabilir.