Büyük Bir Hayal - Kuantum İnternet 1

Kuantum İnternet Nedir? Bilim, Devrim Niteliğindeki Yeni Nesil Kuantum İnternet Rüyasını Gerçek Kılabilir mi?

Kuantum internet, kuantum fiziğine dayalı olarak çalışan kuantum bilgisayarlar gibi cihazların ortak bir çevrede veri alışverişi yapmasına olanak tanıyan, kuantum fiziği kurallarına dayalı olarak çalışan, gelecek nesil internet teknolojilerinin genel adıdır. Teorik olarak kuantum internet, günümüzdeki web uygulamalarının asla erişemeyecekleri hız ve yeteneklere erişebilmesini mümkün kılacaktır.

Kuantum bilgisayarlar (ve dolayısıyla onların bağlanması öngörülen kuantum internet); günümüzde kullanılan "bit" mantık yapısına sahip klasik (dijital) bilgisayarların yerini alması öngörülen, "kübit" (veya "qubit") adı verilen kuantum bitlerden faydalanması dolayısıyla çok yüksek hızlı işlem yapabilen, kuantum mekaniği prensiplerine göre çalışan yeni bilgisayarlar olarak öngörülmektedir.

Modern Teknolojide Kuantum Mekaniği

Günümüzde hızla gelişen bilim ve teknoloji alanlarında, kuantum bilgisayarlarlara ek olarak; kuantum iletişim, kuantum teleportasyon, kuantum şifreleme, kuantum algoritmaları ve kayıpsız kuantum durum iletimi (İng: "perfect state transfer") gibi kuantum teknolojileri üretilmeye çalışılmaktadır.

Her ne kadar popüler dizi ve filmlerde kuantum teleportasyon ile mikroskobik ve makroskobik ölçekteki maddelerin uzay ve zamanda bir noktadan başka bir noktaya taşınması, yani "ışınlanması" anlatılagelse de aslında bu alandaki atılımlar daha ziyade nesnelerin kuantum durumlarının bir noktadan diğerine aktarılması üzerinedir. Kolay kırılabilir (çözülebilir) klasik şifreleme yerine kuantum fiziği prensiplerine göre çalışan kuantum şifreleme protokolleri üretilmeye çalışılmaktadır. Kuantum bilginin bir yerden bir yere kayıpsız taşınımı için modeller ve algoritmalar ele alınmaktadır. Klasik bilgisayarlarda kullanılan algoritma yerine, kuantum mekanik algoritmaların kullanılması öngörülmektedir. Benzer şekilde, klasik mantık kapıları yerine, kuantum durumların (İng: "quantum states") mantıksal işleyişine uyacak yeni kuantum mantık kapılarının kuantum bilgisayarlarında kullanılması planlanmaktadır.

Günümüz teknolojisinin geldiği bu noktada fizik, tüm bu teknolojik süreçlerin olanaklı olup olmadığını, olanaklı ise hangi araçların kullanılarak bunların yapılabileceğini, kuantum bilgisayarları, kuantum iletişim, kuantum tele-nakil, kuantum şifreleme, kuantum algoritmaları, kayıpsız kuantum durum iletimi gibi bilimsel problemlerin nasıl modelleneceği gibi önemli sorulara teorik yanıtlar ve deneysel kanıtlar aramaktadır.

Kuantum Bilgi İşlemde Dolanıklık Kavramı

Yukarıda bahsi geçen fizik konularının hepsinin ortak kavramı, ilk defa 1935 yılında Schrödinger tarafından önerilen kuantum dolanıklıktır. Bu teknoloji uygulamalarını hayata geçirebilmek için, temel olarak kuantum dolanıklığa hükmedilmesi gerekmektedir. Bu nedenle kuantum dolanıklığın elde edilmesi, kuantum mantık yapılarının kurulması ve üretilmesi, kuantum algoritma ile ilişkilendirilmesi, kuantum şifreleme protokolüne aktarılması, iletilmesi ve korunması problemleri önem taşımaktadır. Dolanıklığın kuantum teknolojileri açısından taşıdığı bu önemden dolayı son yıllarda çok yoğun teorik ve deneysel çalışmalar sürdürülmektedir.


Tüm bunlar kulağa bir bilimkurgu konsepti gibi gelebilir; ancak kuantum dolanıklık fenomeni aracılığı ile kuantum ağları oluşturmak, dünyadaki birçok ülke için önemli bir araştırma geliştirme tutkusu durumunda. Yakın zamanda ABD Savunma Bakanlığı, önümüzdeki birkaç yıl içinde kuantum internet rüyasını gerçeğe dönüştürmek için adım adım strateji ortaya koyan ilk planını yayınladı. Benzer şekilde, 2021 yılında bildirdiğimiz gibi Çin, kuantum anahtar dağıtıcı teknolojisi sayesinde veri aktarımının mümkün olabileceğini göstermiştir.

Kuantum İnternet Nedir?

Kuantum internet, kuantum mekaniği yasalarından yararlanılan bir ortamda kuantum cihazlarının bazı bilgileri değiş tokuş etmesine izin verecek bir ağ yapısıdır. Teorik olarak bu durumun, kuantum internete günümüzün web uygulamalarıyla gerçekleştirilmesi imkansız olan benzeri görülmemiş yetenekler kazandırması beklenmektedir.


Kuantum dünyasında veriler, kuantum bilgisayar veya kuantum işlemci gibi kuantum cihazlarda oluşturulabilen kuantum bit'lerin (kübitlerin) varlığı ile kodlanır. Bu veriler basit bir ifadeyle, fiziksel olarak ayrılmış birden çok kuantum aygıttan oluşan bir ağ üzerinden kübitlerin gönderilmesini içerecektir. En önemlisi, tüm bunlar kuantum mekaniği yasalarına özgü tuhaf özellikler sayesinde gerçekleşecektir.

Bu yapıyı bir anlığına hâlihazırda kullandığımız internet yapısına benzetmiş olabilirsiniz. Ancak kübitleri klasik bir kanal yerine bir kuantum kanal aracılığıyla göndermek, mikro ölçekte parçacıkların kuantum durum davranışlarından yararlanmak anlamına gelmektedir.

Günümüzde kullandığımız WEB 2.0'ın ilerde oluşturulacak kuantum ekosisteminin nasıl çalıştığını anlamak için, "klasik bilgi işlem" hakkında bildiğiniz her şeyi unutmak gerekmektedir. Çünkü kuantum internet, size en sevdiğiniz saatlerce sörf yaptığınız web tarayıcılarına asla benzemeyecektir. Bu nedenle de, en azından önümüzdeki birkaç on yıl boyunca, bir kuantum Zoom toplantısına katılmayı beklememelisiniz.


Yazının devamı gelecek. Lütfen takipte kalın:)