Evrenin yaşı yaklaşık 13. 8 milyar yıl. İnsan aklının kavramakta zorlandığı bir süre; ama şimdi size çok daha büyük bir sayıdan bahsedeceğim: On septilyon yıl.
Bu sayı o kadar büyük ki evrenin şu anki yaşını milyarlarca kez içinde barındırıyor. Ve bu sürenin bir anlamı daha var: Kuantum bilgisayarları test etmek için kullanılan özel bir problemi, rastgele kuantum devre örneklemesi problemini klasik bir süper bilgisayarla çözmeye çalıştığınızda gereken süre de bu. Yani dünyanın en güçlü süper bilgisayarları bile bu derece karmaşık bir hesaplamayı yapabilmek için 10 septilyon yıl harcamak zorunda kalacakmış.
Peki ya size bu problemin sadece 5 dakikada çözüldüğünü söylesem? Geçtiğimiz günlerde, Aralık 2024'te, Google, Willow adını verdikleri yeni bir kuantum işlemci tanıttı ve bu işlemci, imkansız gibi görünen bu hesaplamayı sadece 5 dakikada tamamladı. Bu sonuç o kadar çarpıcıydı ki Google Quantum e Başkanı Harm Ne, çok şaşırtıcı bir açıklama yaptı: Bu performans, kuantum hesaplamanın birçok paralel evrende aynı anda gerçekleştiği fikrini destekliyor.
Ne demek şimdi bu? Yani Google'ın yeni çipi, sadece bizim evrenimizde değil, sonsuz sayıda paralel evrende aynı anda çalışıp hesaplama yapabiliyor olabilir mi? Bu size de çok tuhaf gelmiyor mu?
Yani Doctor Strange gibi 14 milyar 605 farklı evrenin hesaplama gücünü mü kullanıyor bu çip? İşte böylesine karmaşık bir konuyu, haber manşetlerine taşıyabilme yetecek kadar güçlü bir iddia bu. Ama bu iddianın ne anlama geldiğini anlayabilmek için önce kuantum bilgisayarların nasıl çalıştığına bir bakmamız gerek.
Ve daha da önemlisi, bu sonuç bize gerçekten paralel evrenlerin varlığını mı gösteriyor, yoksa başka bir açıklaması da olabilir mi? Bugün kuantum fiziğinin en büyük gizemlerinden birine dalacağız ve belki de sonunda içinde yaşadığımız bu gerçekliğin aslında sandığımızdan çok daha tuhaf olduğunu keşfedeceğiz. Hikayemiz aslında içinde bulunduğumuz bu ay değil, 2019'un Eylül ayında başlıyor.
O yıl Google, yine benzer bir şeyi duyurmuştu: Kuantum üstünlüğü adını verdikleri bir dönüm noktasına ulaştıklarını söylemişlerdi. Bilim dünyası yine büyük bir heyecan yaşamıştı. Yine o zamanda ama bu üstünlük, çoğu insanın düşündüğü tarzda bir şey değil.
Bakın, "Kuantum bilgisayarımız bizim klasik bilgisayarlardan çok daha hızlı filan demiyordu. " Aslında Google, "Sadece öyle bir hesaplama yaptık ki bunu klasik bilgisayarlarla yapabilmek neredeyse imkansız," diyordu. Yani bugünkü yapılan o açıklamaya biraz benzer şeyler söylüyordu.
O duyurudan sonra çok ilginç bir şey oldu: IBM gibi bu konuda çalışmalar yapan başka bazı şirketler dediler ki, "Ya bir dakika durun, şimdi bu problemi klasik bir bilgisayarla da çözebilirsiniz; sadece doğru simülasyon yöntemini kullanmak gerek. " O günden beri, yani yaklaşık 5 yıldan beri, ne zaman birileri çıkıp da bir kuantum üstünlüğü gösterisi, demosu falan yapsa klasik bilgisayar uzmanları da hemen kollarını sıvıyor, "Ya biz bunu klasik yöntemlerle de yaparız," filan diye uğraşıyordu. Yani bir kıyas yapmak gerekiyor aralarında.
İşte bu sürekli yapılan bir şey aslında. Ancak bir şeyi net olarak daha baştan belirtmemiz gerekiyor: Henüz böyle faydalı bir problemi klasik bilgisayarlardan çok daha hızlı çözebilen bir kuantum bilgisayar görmedik. Zaten bunu başaran ilk şirket, başardığı anda bunu duyurmak için tüm gücüyle bas bas bağıracak.
Hiç merak etmeyin! Yani bu 10 septilyon yılda çözülebilecek problemle gündelik hayatımızda hiç karşılaşmıyoruz. Dolayısıyla onu 5 dakikada çözebilmek de şu an için hemen hemen hiçbir pratik şeyi değiştirmeyecek.
Peki o zaman niye bu kadar bilim dünyasında bir şeyler çalkalanmalı? Google'ın yeni Willow çipi iki önemli başarıyı iddia ediyor arkadaşlar: Birincisi, kübit sayısı arttıkça hataların üstel olarak azaltılması. İkincisi ise en iyi süper bilgisayarların yapabileceklerinden çok daha hızlı bir hesaplama performansı göstermesi.
Bu iddiaların ikincisi, 2019'daki kuantum üstünlüğü duyurusuna benzer bir nitelik taşıyor. Ama birinci iddia, yani hata düzeltme konusundaki başarı gerçekten de önemli ve kuantum topluluğu içinde de çok daha fazla ilgi uyandırdı. Çünkü bu, gerçek anlamda ölçeklenebilir kuantum bilgisayarlara giden yolda kritik ve önemli bir adım.
Google'ın bu deneyinin neden bu kadar önemli olduğunu anlamak için önce kuantum bilgisayarların karşılaştığı temel bir sorunu konuşmamız gerekiyor: Gürültü problemi. Evet, kuantum bilgisayarlardaki kübit oldukça gürültülü sistemler. Peki bu ne anlama geliyor?
Şimdi o sistemler görüyorsunuz zaten; böyle çok garip garip tasarlanmış oluyor genellikle. Çünkü -273 dereceye yakın sıcaklıklarda çalışmasına rağmen o kübit çevreleriyle sürekli etkileşim halinde ve bu etkileşimler de hatalara neden oluyor. Bu kübitler, hataları kontrol etmeye ve azaltmaya çalışıyorlar ama daha fazla kübit ekledikçe gürültü seviyesi de artıyor ve hatalar da giderek çoğalıyor.
Yani bu noktada da bir şeylerin düzeltilmesi lazım; yani kuantum hata düzeltmesi devreye giriyor. Bu süreç, tek bir kübitin birçok kübitle kodlayarak çalışıyor. Yani mantıksal kübit oluşturmak için birçok fiziksel kübit kullanılıyor.
Bu tür bir kodlama yapısı bilgiyi korumaya yardımcı oluyor. Bu arada bu konu hiç de öyle yeni bir konu filan değil; hatta 90'lı yıllarda bunun mümkün olabileceği gösterilmişti. Ancak burada gerçekten ilginç olan şey, hataları tespit edip düzeltirken kübün hesaplama durumunu çökertmeden bilgiyi koruyabilmek.
Ve tek başına bu bile başlı başına etkileyici bir başarı. Ama bir zorluk daha var: O da daha fazla fiziksel kübit ekleyerek koruma sağlamaya çalışırken bu yeni kübit ile birlikte daha fazla gürültü de eklemiş oluyoruz sisteme. Peki bu durumda gerçekten bir ilerleme kaydedilmiş oluyor mu yoksa kendi kendimizi mi engelliyoruz, kandırıyoruz?
İşte burada da eşik denilen bir kavram devreye giriyor; bu, kuantum hata düzeltmesinin en kritik noktası: Eğer fiziksel kübitlerinizin hata oranını belirli bir eşiğin altına düşürebilirseniz, daha fazla fiziksel kübit ekledikçe mantıksal kübitlerinizin hata oranı da gerçekten azalmaya başlıyor. Google'ın yeni deneyinde başardığı şey tam olarak bu; gerçek zamanlı hata düzeltme sürecini çalışır bir halde bize gösterdiler. Kodlama boyutunu artırdıkça, yani her mantıksal kübit için daha fazla fiziksel kübit kullandıkça hataları da daha fazla azaltabilir kanıtladılar.
Ve bu gerçekten de önemli bir dönüm noktası. Çünkü kuantum bilgisayarların bile şüpheciler vardı: Kağıt üzerinde güzel görünse de mühendislik zorluklarının asla aşılamayacak kadar büyük olduğunu söylüyorlardı. Onlar, bu tür bir ölçekleme yapmanın pratikte asla çalışmayacağını iddia ediyorlardı.
Google'ın deneyi bu iddianın yanlış olduğunu gösterdi. Gerçi evet, hala çözülmesi gereken birçok zorluk var ama artık biliyoruz ki kuantum hata düzeltmesi denen şey, o ta 90'lı yıllarda gösterildiği gibi sadece teoride değil, artık pratikte de mümkün. Bu arada bu başarı aslında birkaç ay önce bilimsel bir yayın olarak zaten çıkmıştı ve daha o zaman kuantum topluluğunda.
. . İlgilenenler arasında çok büyük bir heyecan da yaratmıştı çünkü bu deney, hata düzeltme için gereken tüm parçaları bir araya getiren ilk çalışma.
Önceki deneylerde her zaman eksik kalan bir şeyler vardı ama bu sefer artık tüm resmi görebiliyoruz. Şimdi gelelim aylar sonra bu gelişmeyi manşetlere taşıyan asıl o konuyu merak ettiğimiz şeye: Google'ın blog yazısında herkesin ilgisini çeken bir yorum vardı. Arkadaşlar, kuantum bilgisayarların bazı problemleri klasik bilgisayarlardan çok daha verimli çözebilmesi, hesaplamanın birçok paralel evrende aynı anda gerçekleştiği fikrini desteklediği iddia ediliyordu.
O yazıda şimdi bu fikri David Dodge ilk kez ortaya atmış ve yaşadığımız evrenin aslında bir çoklu evren olduğunu öne süren bir fikir. . .
Bakın, iddiayı tekrar ediyorum: Eğer bir kuantum bilgisayar şu anda, işte masalarının üzerinde duran o klasik bilgisayarın 10 septilyon yılda çözebileceği bir problemi sadece 5 dakikada çözebiliyorsa, o hesaplamayı yapmak için gereken işlem gücü fiziksel olarak bir yerlerden geliyor olmalı, değil mi? İşte Dodge'a göre bu bir yerler, paralel evrenler. Yani, kuantum bilgisayarınız hesaplama yaparken başka evrenlerdeki versiyonları da aynı hesaplamayı yapıyor ve sonunda tüm bu paralel hesaplamaların sonuçları da bizim evrenimizde tek bir cevap olarak ortaya çıkıyor.
Acaba gerçekten öyle mi? Aslında bu sorunun peşine düşen ilk kişi de David Dodge değil. Aslında hikaye fizikçi Hugh Everett'ın 1957'de ortaya attığı çılgın bir fikirle başladı.
Şimdi hepimiz herhalde Schrödinger'in kedisini duymuşuzdur. O meşhur kediyi kapalı bir kutuda vardı ya, hani? O kedi, kuantum fiziğin kurallarına göre aynı anda hem ölü hem de canlı olabiliyordu.
Yani bir düşünce deney olarak bu böyle. Peki ya biz? Sonuçta biz de o kedi gibi atomlardan oluşuyoruz, öyle değil mi?
Everett'ın söylediği şey tam olarak buydu: Eğer kuantum fiziğinin kuralları gerçekten de evrensel ise, o zaman sadece kediler değil, biz de hatta tüm evren de süper pozisyonda olmalı. Yani bir kuantum sistemini ölçtüğümüzde sistem öyle puf diye sadece bir duruma çökmüyor; onun yerine siz de sistemle birlikte bir süper pozisyona giriyorsunuz. Bu durumda da bir versiyonunuz kediyi ölü görürken, diğer versiyonunuz canlı görüyor; bir versiyonunuz sıfırken, diğer versiyonunuz biri görüyor.
Bakın, Marvel evreninden filan bahsetmiyoruz; bunu iddia eden bilim insanlarının bir kısmı ama bekleyin, çünkü işler daha da ilginçleşiyor. Bu hesaplamalar fiziksel olarak nerede gerçekleşiyor? Düşünün, klasik bilgisayarlarımız işte o masa üstünde duran bilgisayarlarımız.
Herhangi bir problem üzerinde çalışırken, onun işlemcisinde transistörler ya açık ya da kapalı durumda oluyor. Her adımda tek bir yol izliyor o problemi çözerken. Ama kuantum bilgisayarlar süper pozisyon sayesinde aynı anda birçok farklı hesaplamayı yapabiliyor.
E o zaman bu hesaplamalar nerede yapılıyor? Fiziksel olarak bu kadar büyük bir hesaplama kapasitesi nereden geliyor? İşte Dodge'a göre bunun tek bir açıklaması var: Kuantum bilgisayar, çoklu evrenlerin hesaplama gücünü kullanmalı.
Her bir evren hesaplamanın sadece bir parçasını yapıyor ve sonunda tüm bu paralel evrenler birbirleriyle girişim yaparak doğru sonucu bize veriyor. Ben şimdi bu fikirleri okudukça aklıma şöyle bir benzetme geldi: Hani, tıpkı bir orkestra gibi düşünebiliriz. Farklı enstrümanların aynı anda çalıp müzik çıkarması gibi bir şey.
Her enstrüman kendi partisyonunu çalıyor ama sonuçta ortaya çıkan senfoni, tek tek enstrümanların çaldıklarının toplamından da fazlası haline geliyor. İşte o duyuru yazısında diyorlar ki, Google'ın yeni çipinin 10 septilyon yıllık bir hesaplamayı sadece 5 dakikada yapabilmesi, Dodge'ın bu teorisine yeni bir kanıt olabilir. Bu çok acayip, çok anlaşılmaz, çok tuhaf bir görüş ama kuantum hesaplamanın ana akım görüşü değil.
Evet, çoklu evrenler teorisi son yıllarda popülerlik kazandı ama yine de hala tartışmalı bir konu. Mesela Scott Aaronson gibi önde gelen bir takım fizikçiler, bu tartışmanın henüz çok erken olduğunu düşünüyor. Evet, Willow Chappie inanılmaz bir başarı diyorlar ama paralel evrenlerin varlığını kanıtlamak için çok daha fazlasına ihtiyacımız var.
Yani kuantum bilgisayarların klasik bilgisayarlardan daha verimli hesaplama yapabilmesinin temel kaynağının ne olduğu hala açık bir soru; sebebini hala net olarak bilmiyoruz. Faydalı kuantum üstünlüğü denilen bir noktaya ulaşmış değiliz. Yani kuantum bilgisayarlar, henüz günlük hayatımızda karşılaştığımız pratik problemleri klasik bilgisayarlardan daha hızlı çözemiyor.
Oxford Quantum Circa çalışan kuantum fizikçisi Dr Maria Vialande söylediği gibi, bu noktaya ulaştığımızda, bunu zaten kesinlikle bileceğiz çünkü bunu başaran ilk şirket, onu dünyaya duyurmak için çığlık çığlığa bağıracak. Şimdi teorik konuştuk, konuştuk da, peki böyle bir şey bir gün başarılırsa, yani pratik problemlere de çözüm üretirse, Bitcoin'i bu tehdit eder mi? O zaman edebilir.
Ama bu Google'ın yeni gelişmesi mevcut şifreleme sistemlerimizi henüz tehlikeye sokmadı. Google'ın kuantum AI direktörü Karina Cune açıklamasına göre, modern kriptografiyi kıramıyor; henüz RS 2048 anahtarını kırmak için yaklaşık 1 milyon kübit gerekiyor. Oysa şu anda sadece 105 kübit var.
Yani pratik uygulamalarda kuantum bilgisayarları kullanabilmek için yüzlerce değil, en azından binlerce kübit gerekiyor. Peki yine de bu teknoloji acaba boş bir teknoloji diyebilir miyiz? Hayır, diyemeyiz çünkü bu teknoloji kimlerin elinde biliyor musunuz?
Şu anda Google gibi, IBM gibi, Microsoft gibi bazı büyük teknolojik şirketler ve yine bazı ülkelerin ulusal laboratuvarları bu teknoloji üzerinde harıl harıl çalışıyorlar. Amerika Birleşik Devletleri, Çin ve Avrupa Birliği'ne bağlı bazı ülkeler başta olmak üzere bu alana milyarlarca dolar ayrılıyor. Bakın, bu grafikte de görüyorsunuz zaten; 2023 yılı itibariyle 29 ülke aktif olarak bu konuda proje geliştirmeye çalışıyor.
Bu araştırmaları yaparken, geçen ay daha Kasım 2024'te Türkiye'nin de bu ülkelere katıldığını öğrendim. Sevindirici bir gelişme. Detaylarını çok fazla bilmiyorum ama 5K, ilk kuantum bilgisayarı olan Quant tanıtılmış.
Tabii, bütün bunların hepsi de şu anda araştırma aşamasında; onu tekrar hatırlatalım ve ticari kullanım için de en az daha 5-10 yıl geçmesi gerektiği söyleniyor uzmanlar tarafından. Bir kez başarılırsa pratik olarak neler çözülebilecek diye düşünüyorsak, ileride kimyasal simülasyonlar üzerinde, malzeme bilimi optimizasyon problemleri için kullanılabileceği söyleniyor. Bir de tabii hepimizin korkulu rüyası: Bitcoin'in şifresi kırılacak mı?
Onu da henüz bilmiyoruz ama şimdilik kıramıyor, onu söyleyeyim; içiniz rahat olsun. Şimdilik, Dodge'un yıllar önce öne sürdüğü gibi kuantum bilgisayarlar gerçekten de paralel evrenlerin gücünü kullanıyor ifadesini kesin olarak söyleyemeyiz. Dediğim gibi, bu ana akım bir görüş değil.
O yüzden belki de henüz keşfetmediğimiz çok daha tuhaf bir açıklaması da olabilir bu işin. Şu anki durumumuz daha çok böyle; hani elektriği tam olarak anlamadan önce onu kullanmaya başlamaya çalışmak istemek gibi bir şey gibi geliyor bana. Mantıklı bir.
. . Cümle mi oldu bilmiyorum ama öyle; kuantum henüz başlangıç arkadaşlar.
Kim bilir, belki de D. Str. 'ın yaptığı o 14 milyon gelecek senaryosu, bundan yıllar yıllar sonra gerçekleşecek ve hatta çok basit bir hesaplama olarak görülecek.
Kuantum fiziğinin kurucularından NB'nin çok ünlü ve benim çok sevdiğim bir sözü var: "Eğer kuantum mekaniğini duyduğunuzda başınız dönmüyorsa, onu henüz anlamamışsınız demekte. " Bütün sınıfı zorlayan bir yer ve her yeni keşif, her yeni başarı, bizi gerçekliğin ne kadar derin, ne kadar gizemli olduğuyla bir kez daha yüzleştirecek.
