Kuantum programlama, uzun süre düşünce deneyleri ve teorik fizik çerçevesinde ele alınmış; ancak bu dönem artık geride kalmaktadır. Yakın zamanda USC Viterbi’ye bağlı Information Sciences Institute (ISI) bünyesinde, L.A. Tech Week kapsamında düzenlenen bir panelde, akademiden bilim insanları ve araştırmacılar ile endüstriden temsilciler bir araya gelerek kuantum teknolojisinin laboratuvar merakından pratik kullanıma nasıl dönüşebileceğini tartışmıştır.
Panelde öne çıkan mesaj nettir: Kuantum bilgisayarlar, karmaşık malzemelerin simülasyonundan ilaç keşfinde potansiyel olarak devrim yaratabilecek uygulamalara kadar pek çok gerçek dünya probleminde somut sonuçlar üretmeye başlamaktadır. Bu gelişime paralel olarak donanım, yazılım ve destekleyici altyapı da hızla ilerlemektedir. Bir dönem “ürkütücü” ya da erişilmez görünen bilimsel kavramlar, bugün giderek daha görünür ve uygulanabilir bir teknolojiye dönüşmektedir.
Kuantum Olmak Ne Demek?
Kuantum seviyeye indiğimizde işler “garipleşmeye” başlar. Bu alandaki temel kavramlardan biri olan süperpozisyon, bir parçacığın aynı anda birden fazla durumda bulunabilmesini ifade eder. Panelin moderatörlüğünü üstlenen girişimci ve eski ISI araştırmacısı Haley Weinstein, Inside the Minds: Bending Our Reality başlıklı oturumda süperpozisyonu şu sözlerle anlattı: “Parçacık her şeyle süperpozisyon hâlindedir.”
Weinstein, örnek olarak Schrödinger’in ünlü kedi düşünce deneyine atıfta bulundu. Buna göre, bir kutunun içine kapatılan kedi, kutu açılıp gözlem yapılana kadar hem canlı hem de ölü kabul edilir. Weinstein’ın vurguladığı gibi, bu belirsizlik bir kusur değil; doğanın temel bir özelliğidir.
Bilim insanları bu kavramı açıklamaya çalışırken bir başka olguyla daha karşılaşır: dolaşıklık. Albert Einstein’ın “uzaktan ürkütücü etki” olarak adlandırdığı dolaşıklıkta, iki parçacık dolanık hâle geldiğinde aralarında okyanuslar olsa bile birbirleriyle ilişkili kalabilir. Weinstein bu durumu, “Birbirleri hakkında bir şeyler bilirler,” sözleriyle ifade etti.
Bir dönem yalnızca teorik tartışmaların konusu olan bu olgular, bugün yeni teknolojilerin ve yeni bir hesaplama çağının temelini oluşturmaktadır.
Teoriden Gerçekliğe
Bu arka planla birlikte Haley Weinstein, panel tartışmasını büyük bir soruyla açtı: Son on yılda kuantum alanında yapılan en heyecan verici gelişme nedir ve bunun geleceğe etkisi ne olacaktır?
ISI’da baş bilim insanı olarak görev yapan Itay Hen, özellikle donanım tarafındaki ilerlemelere dikkat çekti. Hen’e göre, ilk yıllarda kuantum bilgisayarlar çoğu zaman “gürültü” üretmekten öteye gidemiyordu; ancak bugün artık gerçek ve ölçülebilir sonuçlar elde edilmeye başlandı. Hen, “Bu durum, gelecekte ilginç, hatta çığır açıcı hesaplamalar yapabilen daha büyük ve daha gelişmiş bilgisayarlara sahip olabileceğimiz anlamına geliyor,” dedi.
USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences ile USC Viterbi School of Engineering’de; Fizik ve Astronomi ile Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği alanlarında doçent olarak görev yapan Eli Levenson-Falk ise destekleyici teknolojilerdeki gelişmeleri öne çıkardı. Levenson-Falk, geçmişte araştırmacıların çoğu zaman telekomünikasyon ekipmanlarını uyarlamak zorunda kaldığını ve özel donanımı parça parça bir araya getirerek sistem kurduklarını hatırlattı.
“Beni en çok heyecanlandıran ilerleme aslında kuantumun kendisiyle ilgili değil,” diyen Levenson-Falk, “tüm bu destekleyici teknolojilerle ilgili,” ifadelerini kullandı. Günümüzde kuantum kontrolörleri gibi araçların hazır olarak satın alınabildiğini belirten Levenson-Falk, bu sayede araştırmacıların donanım geliştirmekle zaman kaybetmek yerine doğrudan bilime odaklanabildiğini vurguladı.
D-Wave’den Emile Hoskinson ise alan için önemli bir dönüm noktasına dikkat çekti: Klasik bilgisayarlar için aşırı derecede karmaşık olan bir görevin, manyetik bir malzemenin davranışını simüle etmek amacıyla D-Wave’in kuantum sistemlerinden biri kullanılarak gerçekleştirilmesi. Hoskinson, “Malzemenin kuantum dinamiklerini doğrudan bir kuantum bilgisayarı kullanarak simüle ettik,” dedi.
Uluslararası bir iş birliği kapsamında yayımlanan bu çalışma, fizikçi Richard Feynman’ın 1981 yılında ortaya koyduğu vizyonla da örtüşmektedir: Kuantum dünyasını simüle etmek için yine kuantum sistemlerini kullanmak. Hoskinson, benzer tekniklerin blockchain süreçlerinde verimliliği artırmak ve moleküllerin etkileşimlerini daha iyi anlamak amacıyla da değerlendirilebileceğini; bunun özellikle tıp ve ilaç geliştirme alanlarında yeni kapılar açabileceğini ekledi.
Birlikte Çalışmak
Kuantum bilgisayarların klasik bilgisayarların yerini alması değil, onlarla birlikte çalışması beklenmektedir. Haley Weinstein da bu ilişkinin nasıl evrilebileceğini panelde gündeme taşıdı. University of Technology Sydney’de doktora adayı olan ve HRL Laboratories’de bilim insanı olarak görev yapan Thomas Watts, hibrit sistemlerin şimdiden şekillenmeye başladığını ifade etti.
Watts’a göre bu modelde klasik katman genel kontrolü üstlenirken, kuantum çekirdek en zorlu hesaplama görevlerine odaklanmaktadır. “Hâlâ klasik sistemlere ihtiyacınız olacak,” diyen Watts, “en azından kuantum bilgisayarı kontrol etmek için bir klasik sisteme ihtiyaç var,” ifadelerini kullandı.
Diğer panelistler de benzer bir noktada birleşti: Hesaplamanın geleceği, klasik ya da kuantumdan birini seçmekten ziyade, her iki yaklaşımın güçlü yanlarını bir araya getirmeye dayanabilir. Watts’ın sözleriyle, “Kuantum çekirdek gerçekten zor hesaplamaları yaparken,” klasik sistem “geri kalan her şeyle ilgileniyor.”
İleriye Bakış
Tartışmalar, panelistlerin kuantum teknolojisinin önümüzdeki 20–30 yıl içinde neyi başarmış olmasını umduklarına dair değerlendirmelerle sona erdi.
Eli Levenson-Falk, ilaç keşfini en umut verici alanlardan biri olarak işaret etti. Emile Hoskinson da bu görüşe katılarak ilaç keşfini “kuantum hesaplamanın mükemmel bir uygulaması” olarak nitelendirdi ve Richard Feynman’ın, evreni modellemek için klasik makineler yerine kuantum mekaniğinin kendisinden yararlanılması gerektiği yönündeki fikrine yeniden atıfta bulundu. Hoskinson, “Moleküllerin nasıl etkileştiğini, vücut içinde nasıl çalışacaklarını ve yeni işlevler kazandırılmış ilaçları nasıl tasarlayacağımızı anlamak için tam olarak buna ihtiyacımız var,” dedi.
Thomas Watts ise malzeme biliminin en az ilaç keşfi kadar dönüştürücü olabileceğini vurguladı. İlaç keşfinin büyük bir potansiyel taşıdığını kabul eden Watts, buna rağmen “iyi bir malzemeden daha kazançlı bir şey yoktur,” ifadelerini kullandı. İster klasik ister kuantum algoritmalarla desteklensin, malzeme bilimi alanındaki ilerlemelerin de benzer ölçekte çığır açıcı sonuçlar doğurabileceğini belirtti.
Sonuç olarak panelistler, kuantum teknolojilerinin geleceğinin artık yalnızca teorik bir vaat olmadığı konusunda hemfikir oldu. Bu geleceğin, şimdiden şekillenmeye başladığı vurgulandı.
Çeviren: Ayşegül Harman
Redaktör: Ali İmran Tüzün
Bilimsel Redaktör: Yasemin Poyraz Koçak
