Evrenin yaşı yaklaşık 13.8 milyar yıl. İnsan aklının kavramakta zorlandığı bir süre… Ama şimdi size çok daha büyük bir sayıdan bahsedeceğim:
10 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.
Yani dünyanın en güçlü süper bilgisayarları bile bu derece karmaşık bir hesaplamayı yapmak için 10 septilyon yıl harcamak zorunda kalacakmış.
Peki ya size bu problemin 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 AI’ın başkanı Hartmut Neven 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 hesaplama yapıyor olabilir mi?
Bu size de çok tuhaf gelmiyor mu? (Avengers filminden Dr.Strange sahnesi)
- Alternatif gelecekleri görmek için zamanda ileri gittim. Yaklaşan çatışmanın tüm olası sonuçlarını görmek için.
- Peki kaç tane gördün?
- 14 milyon 605.
Yani “Dr. Strange gibi 14 milyon 605 farklı evrenin hesaplama gücünü mü kullanıyor!” Bu böylesine karmaşık bir konuyu haber manşetlerine taşıyabilmeye yetecek kadar güçlü bir iddia!
Ama bu iddianın ne anlama geldiğini anlamak için, önce kuantum bilgisayarların nasıl çalıştığına 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 gerçekliğin sandığımızdan çok daha tuhaf olduğunu keşfedeceğiz.
“Google’ın Yeni Çipi Paralel Evrenleri mi Kullanıyor?”
Hikayemiz aslında bu ay değil, 2019’un Eylül ayında başlıyor. O yıl Google yine benzer bir şey duyurmuştu. “Kuantum üstünlüğü” adını verdikleri bir dönüm noktasına ulaştıklarını söylediler. Bilim dünyası yine büyük bir heyecan yaşadı. Ama bu üstünlük, çoğu insanın düşündüğü gibi bir şey değil.
“Bakın, kuantum bilgisayarımız klasik bilgisayarlardan daha hızlı!” demiyordu Google. Sadece “Öyle bir hesaplama yaptık ki, bunu klasik bilgisayarlarla yapmak neredeyse imkansız” diyordu. Günümüzdeki açıklamaya benzer gibi geliyor, değil mi? Ama arada çok önemli bir fark var, birazdan ona geleceğiz.
Bu duyurudan kısa süre sonra ilginç bir şey oldu. IBM gibi bu konuda çalışmalar yapan başka bazı şirketler “Durun bir dakika!” dedi. “Bu problemi klasik bir bilgisayarda da çözebilirsiniz. Sadece doğru simülasyon yöntemini kullanmanız gerek.” Ve böylece, kuantum ve klasik bilgisayarlar arasında bir yarış başladı.
O günden beri, yani yaklaşık 5 yıldır her “kuantum üstünlüğü” gösterisi -demosu- yapıldığında, klasik bilgisayar uzmanları hemen kolları sıvıyor, “Biz bunu klasik yöntemlerle de yaparız” diye uğraşıyordu. Bir kıyas yapmak gerekiyor ya, işte bu sürekli yapılan bir şey.
Ancak bir şeyi net olarak daha baştan belirtmeliyim: Henüz faydalı bir problemi klasik bilgisayarlardan daha hızlı çözen bir kuantum bilgisayar görmedik. Bunu başaran ilk şirket, zaten bu başarıyı dünyaya duyurmak için tüm gücüyle bas bas bağıracaktır.
Yani bu 10 septilyon yılda çzöülebilecek problemle gündelik hayatımızda karşılaşmıyoruz. Dolayısıyla onnu 5 dakikada çözebilmek şu an için hemen pratik anlamda bir şeyleri değiştirmeyecek.
Google’ın yeni Willow çipi iki önemli başarı iddia ediyor: Birincisi, kübit sayısı arttıkça hataların üstel olarak azaltılması. İkincisi ise, en iyi süper bilgisayarların yapabileceğinden çok daha hızlı bir hesaplama performansı göstermesi.
Bu iddiaların ikincisi, 2019’daki kuantum üstünlüğü duyurusuna benzer bir nitelik taşıyor. Ancak birinci iddia, yani hata düzeltme konusundaki başarı, kuantum topluluğu içinde 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.
Kuantum bilgisayarlardaki kübitler oldukça gürültülü sistemler. Bu ne anlama geliyor? Sistem -273°C’ye yakın sıcaklıklarda çalışmasına rağmen kübitler çevreleriyle sürekli etkileşim halinde ve bu etkileşimler hatalara neden oluyor. Bu kübitleri kontrol etmeye ve hataları azaltmaya çalışıyorlar, ama daha fazla kübit ekledikçe gürültü seviyesi de artıyor ve hatalar çoğalıyor.
Bu noktada kuantum hata düzeltmesi devreye giriyor. Bu süreç, tek bir kübiti birçok kübitle kodlayarak çalışıyor. Yani bir “mantıksal kübit” oluşturmak için birçok “fiziksel kübit” kullanılıyor. Bu tür bir kodlama yapısı, bilgiyi korumaya yardımcı oluyor.
Bu arada bu teorik olarak hiç de yeni bir şey değil. Ta 90’lı yıllarda, bunun mümkün olabileceği gösterilmişti. Ancak burada gerçekten ilginç olan şey, hataları tespit edip düzeltirken kübitin hesaplama durumunu çökertmeden bilgiyi koruyabilmek. Bu başlı başına etkileyici bir başarı.
Fakat bir zorluk daha var: Daha fazla fiziksel kübit ekleyerek koruma sağlamaya çalışırken, bu yeni kübitlerle birlikte daha fazla gürültü de eklemiş oluyoruz. Peki bu durumda gerçekten bir ilerleme kaydediliyor mu, yoksa kendi kendimizi mi engelliyoruz?
İşte burada “eşik” kavramı 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 gerçekten azalmaya başlıyor.
Google’ın yeni deneyinde başardığı şey tam olarak bu. Gerçek zamanlı hata düzeltme sürecini çalışır halde gösterdiler. Kodlama boyutunu artırdıkça – yani her mantıksal kübit için daha fazla fiziksel kübit kullandıkça – hataları daha fazla azaltabildiklerini kanıtladılar.
Bu gerçekten önemli bir dönüm noktası. Çünkü kuantum bilgisayarların bile şüphecileri vardı. Kağıt üzerinde güzel görünse de mühendislik zorluklarının aşılamayacak kadar büyük olduğunu söylüyorlardı. Bu tür bir ölçekleme yapmanın pratikte asla çalışmayacağını iddia ediyorlardı.
Google’ın deneyi, bu iddianın yanlış olduğunu gösterdi. Evet, hala çözülmesi gereken birçok zorluk var, ama artık biliyoruz ki “kuantum hata düzeltmesi” denen şey 90’larda gösterildiği gibi sadece teoride değil, pratikte de mümkün.
Bu başarı, aslında birkaç ay önce bilimsel bir yayın olarak çıktı ve o zaman kuantum topluluğunda büyük bir heyecan da yarattı. 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 tüm resmi görebiliyoruz.
Şimdi gelelim aylar sonra bu gelişmeyi manşetlere taşıyan konuya. Google’ın blog yazısında herkesin ilgisini çeken bir yorum vardı. Kuantum bilgisayarların bazı problemleri klasik bilgisayarlardan çok daha verimli çözebilmesi, hesaplamanın birçok paralel evrende aynı anda gerçekleştiği fikrini desteklediği iddia ediliyordu. David Deutsch’un ilk kez ortaya attığı bu fikir, yaşadığımız evrenin aslında bir çoklu evren olabileceğini öne sürüyor.
Bakın iddiayı tekrar ediyorum: Eğer bir kuantum bilgisayar şu masada duran sıradan bir bilgisayarın 10 septilyon yılda çözeceği bir problemi 5 dakikada çözebiliyorsa, o hesaplamayı yapmak için gereken işlem gücü fiziksel olarak bir yerlerden geliyor olmalı. Deutsch’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 bizim evrenimizde tek bir cevap olarak ortaya çıkıyor.
Acaba gerçekten de öyle mi?
Aslında bu sorunun peşine düşen ilk kişi, David Deutsch değildi. Aslında hikaye, fizikçi Hugh Everett’in 1957’de ortaya attığı çılgın bir fikirle başladı.
Hepimiz Schrödinger’in kedisini duymuşuzdur: Kapalı bir kutudaki kedi, kuantum fiziğinin kurallarına göre aynı anda hem ölü hem de canlı olabiliyor. Bir düşünce deneyi olarak bu böyle. Peki ya biz? Sonuçta biz de atomlardan oluşuyoruz, öyle değil mi?
Everett’in söylediği şey tam olarak buydu: Eğer kuantum fiziğinin kuralları gerçekten evrensel ise, o zaman sadece kediler değil, biz de, hatta tüm evren de süperpozisyonda olmalı!
Yani bir kuantum sistemi ölçtüğünüzde, sistem “puf” diye bir duruma çökmüyor. Bunun yerine, siz de sistemle birlikte bir süperpozisyona giriyorsunuz. Bir versiyonunuz “0” görürken, diğer versiyonunuz “1” görüyor. Bir versiyonda kedi canlı, diğerinde ölü.
Bakın Marvel evreninden bahsetmiyoruz. Bunu iddia eden bilim insanları var. Ama bekleyin, çünkü işler daha da ilginçleşiyor.
1985’te David Deutsch, bu çılgın gibi görünen hipotezi test etmenin bir yolunu düşünürken bambaşka bir şey keşfetti: Kuantum bilgisayarların temelini!
Deutsch’un sorduğu soru çok basitti: “Bu hesaplamalar fiziksel olarak nerede gerçekleşiyor?”
Düşünün: Klasik bir bilgisayar bir problem üzerinde çalışırken, işlemcisindeki transistörler ya açık ya da kapalı olur. Her adımda tek bir yol izler. Ama kuantum bilgisayar, süperpozisyon sayesinde aynı anda birçok farklı hesaplamayı yapabiliyor.
O zaman bu hesaplamalar nerede yapılıyor? Fiziksel olarak bu kadar büyük bir hesaplama kapasitesi nereden geliyor?
Deutsch’a göre bunun tek bir açıklaması var: Kuantum bilgisayar, çoklu evrenlerin hesaplama gücünü kullanıyor! Her bir evren hesaplamanın bir parçasını yapıyor ve sonunda tüm bu paralel evrenler birbirleriyle “girişim” yaparak doğru sonucu bize veriyor.
Bu, tıpkı bir orkestranın farklı enstrümanlarının aynı anda çalması ve ortaya tek bir muhteşem müzik çıkarması gibi. Her enstrüman kendi partisyonunu çalıyor, ama sonuçta ortaya çıkan senfoni, tek tek enstrümanların toplamından çok daha fazlası.
İşte duyuru yazısında diyorlar ki Google’ın yeni çipinin 10 septilyon yıllık bir hesaplamayı 5 dakikada yapabilmesi, Deutsch’un bu teorisine yeni bir kanıt olabilir!
Bu çok acaip, çok tuhaf bir görüş.
Ama, kuantum hesaplamanın ana akım görüşü değil.
Çoklu evrenler teorisi son yıllarda popülerlik kazanmış olsa da, hala tartışmalı bir konu. Scott Aaronson gibi önde gelen fizikçiler, bu tartışmanın henüz çok erken olduğunu düşünüyor: “Evet, Willow çipi inanılmaz bir başarı. 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 bilmiyoruz.
Google’ın bu başarısı gerçekten etkileyici, ama şunu tekrar netleştirmekte fayda var: Henüz “faydalı kuantum üstünlüğü” denilen noktaya ulaşmış değiliz. Yani kuantum bilgisayarlar henüz günlük hayatımızda karşılaştığımız pratik problemleri klasik bilgisayarlardan daha hızlı çözemiyor.
Oxford Quantum Circuits’de çalışan kuantum fizikçisi Dr Maria Violaris’in de dediği gibi: “Bu noktaya ulaştığımızda bunu kesinlikle bileceğiz, çünkü bunu başaran ilk şirket dünyaya duyurmak için çığlık çığlığa bağıracak!”
Peki bu gelişme Bitcoin’i tehdit ediyor mu? Mevcut şifreleme sistemlerimiz tehlikede mi? Akla gelen ilk sorular bunlar. Google’ın Quantum AI direktörü Charina Chou’nun açıklamasına göre Willow çipi modern kriptografiyi kıramıyor. RSA-2048 anahtarını kırmak için yaklaşık 1 milyon kübit gerekiyor. Willow’da ise sadece 105 kübit var. Pratik uygulamalar için binlerce kübit gerekiyor.
Peki bu teknoloji kimlerin elinde? diyeceksiniz. Şu anda Google, IBM, Microsoft gibi bazı büyük teknoloji şirketleri ve yine bazı ülkelerin ulusal laboratuvarları bu teknolojiye sahip. ABD, Çin, ve Avrupa Birliği’ne bağlı ülkeler bu alana milyarlarca dolar ayırıyor. Şu grafikte görebileceğiniz gibi 2023 itibariyle 29 ülke aktif olarak bu konuda proje geliştirmeye çalışıyor. Geçen ay Kasım 2024’te Türkiye de bu ülkelere katıldı ve 5 kübitlik ilk kuantum bilgisayarı QuanT’ı tanıttı.
Bunların hepsi de şu anda araştırma aşamasında ve ticari kullanım için en az 5-10 yıl daha gerektiği söyleniyor. İleride kimyasal simülasyonlar, malzeme bilimi ve optimizasyon problemleri için kullanılabilir. Yapay zeka modellerinin eğitimini hızlandırma potansiyeli de var.
Ama şu an ulaştığımız nokta da azımsanacak gibi değil. Düşünsenize: Bir zamanlar “imkansız” denilen bir şey başarıldı. Kuantum hata düzeltmesi çalışır hale getirildi.
Şimdilik Deutsch’un yıllar önce öne sürdüğü gibi, kuantum bilgisayarlar gerçekten de paralel evrenlerin gücünü kullanıyor ifadesini kesin oalrak söyleyemeyiz. Dediğim gibi bu ana akım bir görüş değil o yüzden belki de henüz keşfetmediğimiz, çok daha tuhaf bir açıklaması var.
Şu anki durumumuz daha çok elektriği tam olarak anlamadan önce onu kullanmaya başlamaya çalışmak istemek gibi bir şey…
Yani kuantum devriminin henüz başlangıcındayız. Kim bilir? Belki de Dr. Strange’in yaptığı 14 milyon gelecek senaryosu, yıllar sonra gerçekleşecek ve hatta çok basit bir hesaplama olarak görülecek…
Kuantum fiziğinin kurucularından Niels Bohr’un ünlü bir sözü vardır: “Eğer kuantum mekaniğini duyduğunuzda başınız dönmüyorsa, onu henüz anlamamışsınız demektir.”
İşte bütün mesele bu. Evren, hayal gücümüzün sınırlarını zorlayan bir yer. Her yeni keşif, her yeni başarı, bizi gerçekliğin ne kadar derin ve gizemli olduğuyla bir kez daha yüzleştiriyor.
