Kuantum teknolojisi, bilgisayar, iletişim ve bilimin çeşitli yönlerinde devrim yaratmayı vaat eden büyüleyici ve hızla gelişen bir alandır. Hem uluslar hem de büyük şirketler, ileri kuantum teknolojilerini geliştirme yarışında rekabet ediyor. Araştırma ilerledikçe ve teknik zorluklar aşıldıkça, bu teknolojilerin benimsenmesinde önemli bir artış ve bunların toplum üzerindeki potansiyel etkilerinin daha iyi anlaşılması muhtemeldir. Aşağıda kuantum teknolojisinin en önemli uygulamalarından bazılarını inceleyeceğiz.
Kuantum bilgisayarlar belirli sorunların çözümünü önemli ölçüde hızlandırma potansiyeline sahip ancak bu hızlandırmanın yalnızca belirli türdeki problemler için geçerli olduğunu unutmamak gerekiyor. Bu nedenle bu sistemler, tıpkı oyunlarda ve benzeri uygulamalarda grafik performansını hızlandırmak için tasarlanmış grafik işlem birimleri (GPU'lar) gibi özel amaçlı makineler olarak kabul edilir.
Bugün kuantum hesaplamanın karşı karşıya olduğu en önemli ticari zorluk , pratik öneme sahip sorunların üstesinden gelmeye yetecek kadar kubit içeren bilgisayarların oluşturulmasını sağlamaktır. Bu cihazların ölçeklenebilirliği çok önemlidir. Öne çıkan bir örnek, kuantum hesaplamanın İnternet güvenliğindeki rolüdür; mevcut iletişimin güvenliğini tehlikeye atmak için yaklaşık bir milyon kübite ihtiyaç duyulacağı tahmin edilmektedir. Bu doğrultuda IBM gibi şirketler, bu yılın sonuna kadar 1132 kübitlik bir bilgisayar geliştirme hedefi gibi daha güçlü kuantum bilgisayarları piyasaya sürmek için çalışıyor.
Bunu basit bir şekilde açıklamak için, bunu yazı tura atmaya benzetebiliriz: Ağ üzerinden gönderilen "paraların" herhangi bir manipülasyonunu tespit etmek ve bir davetsiz misafirin olası varlığını belirtmek için iletişim protokolleri geliştirilebilir. Kuantum kriptografik sistem, saldırı olasılığını ortadan kaldırmaz ancak onu tespit etme yeteneği sağlar.
QKD bugün zaten bir gerçek ve Telefónica gibi şirketler küçük kuantum ağlarını test ediyor. Kısa ve orta vadeli hedef, diğer Avrupa ülkeleriyle ara bağlantıya olanak sağlayacak ülke çapında bir ağ kurmaktır.
Kuantum hesaplamanın aksine kuantum metrolojisi, ölçümleri gerçekleştirmek için son derece az sayıda parçacık gerektirir. Bunun sonucunda çeşitli alanlarda somut uygulamalara imza atıldı. Örneğin LIGO projesinde yerçekimi dalgalarını ölçmek için kuantum metrolojisi kullanıldı.
Tıp alanında kuantum metrolojisi, çok daha doğru CT taramalarının geliştirilmesi için uygulanmakta ve hastalıkların teşhis ve tedavisinde önemli gelişmeler vaat etmektedir.
Süreç esas olarak şu şekildedir: Bir molekülün farklı varyantlarının birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğini anlamak istiyorsak, tüm olası kombinasyonlar üzerinde pahalı testler yapmak yerine bu varyantları bir kuantum simülatöründe temsil ederiz. Gösterimin mükemmel olmasına gerek yoktur ancak davranışın incelenmesine izin verecek kadar doğru olması gerekir. Daha sonra simülatör tarafından oluşturulan sonuçları ölçüyoruz.
Kuantum simülasyonu, çok çeşitli mevcut endüstriyel süreçleri hızlandırma potansiyeline sahiptir ve bu sistemlerin pratik ve faydalı uygulamalara sahip olması için çok büyük olması gerekmediğinden ticarileşme yakındır.
Bu blogda bahsedilmeyen kuantum optimizasyonu ve kuantum yapay zeka gibi başka uygulamalar da var. Kuantum teknolojisi gerçekten büyüleyici ve toplumumuzu geri dönülemez biçimde dönüştürme potansiyeline sahip. Telefónica olarak bu teknolojiyle ilgili çeşitli projelere katılarak ilerlemesine ve gelişmesine katkıda bulunuyoruz.
Kuantum bilgisayarlar
Kuantum bilgisayarlar kuantum teknolojisinin en öne çıkan uygulamalarından biridir. Bu cihazlar, bilgileri depolama ve işleme biçimleri açısından geleneksel bilgisayarlardan önemli ölçüde farklıdır. Geleneksel bilgisayarlar, iki farklı durumda (0 veya 1) bulunabilen verileri temsil etmek için bitleri kullanırken, kuantum bilgisayarlar kübitleri kullanır . Kübitlerin en ilgi çekici özelliği süperpozisyon halinde var olabilmeleridir; bu da onların iki olası durum arasındaki orta noktadaki bir durumu temsil edebildikleri anlamına gelir. Bu özellik yazı tura atmaya benzer ve yazı veya tura gelmek yerine tanımsız bir durumda kalır.Kuantum bilgisayarlar belirli sorunların çözümünü önemli ölçüde hızlandırma potansiyeline sahip ancak bu hızlandırmanın yalnızca belirli türdeki problemler için geçerli olduğunu unutmamak gerekiyor. Bu nedenle bu sistemler, tıpkı oyunlarda ve benzeri uygulamalarda grafik performansını hızlandırmak için tasarlanmış grafik işlem birimleri (GPU'lar) gibi özel amaçlı makineler olarak kabul edilir.
Bugün kuantum hesaplamanın karşı karşıya olduğu en önemli ticari zorluk , pratik öneme sahip sorunların üstesinden gelmeye yetecek kadar kubit içeren bilgisayarların oluşturulmasını sağlamaktır. Bu cihazların ölçeklenebilirliği çok önemlidir. Öne çıkan bir örnek, kuantum hesaplamanın İnternet güvenliğindeki rolüdür; mevcut iletişimin güvenliğini tehlikeye atmak için yaklaşık bir milyon kübite ihtiyaç duyulacağı tahmin edilmektedir. Bu doğrultuda IBM gibi şirketler, bu yılın sonuna kadar 1132 kübitlik bir bilgisayar geliştirme hedefi gibi daha güçlü kuantum bilgisayarları piyasaya sürmek için çalışıyor.
Kuantum İnternet
Kuantum internet, bilgiyi güvenli bir şekilde iletmek için kuantum etkilerini kullanır. Önemli bir ilerleme, kuantum sistemine yapılan kurcalamanın izinsiz girişleri ortaya çıkardığı kuantum ilkesine dayanarak müdahaleyi önleyen Kuantum Anahtar Dağıtımıdır (QKD).Bunu basit bir şekilde açıklamak için, bunu yazı tura atmaya benzetebiliriz: Ağ üzerinden gönderilen "paraların" herhangi bir manipülasyonunu tespit etmek ve bir davetsiz misafirin olası varlığını belirtmek için iletişim protokolleri geliştirilebilir. Kuantum kriptografik sistem, saldırı olasılığını ortadan kaldırmaz ancak onu tespit etme yeteneği sağlar.
QKD bugün zaten bir gerçek ve Telefónica gibi şirketler küçük kuantum ağlarını test ediyor. Kısa ve orta vadeli hedef, diğer Avrupa ülkeleriyle ara bağlantıya olanak sağlayacak ülke çapında bir ağ kurmaktır.
Kuantum metrolojisi
Kuantum mekaniğinin bir diğer önemli uygulama alanı , kuantum etkilerinden yararlanarak ölçüm cihazlarının doğruluğunu artırmaya yönelik bir dizi tekniği kapsayan kuantum metrolojisidir . Bu alan, temel bilimdeki en umut verici uygulamalardan biridir, çünkü birçok bilimsel araştırmanın temeli, gözlemlediklerimizi doğru bir şekilde ölçebilme yeteneğimize dayanmaktadır.Kuantum hesaplamanın aksine kuantum metrolojisi, ölçümleri gerçekleştirmek için son derece az sayıda parçacık gerektirir. Bunun sonucunda çeşitli alanlarda somut uygulamalara imza atıldı. Örneğin LIGO projesinde yerçekimi dalgalarını ölçmek için kuantum metrolojisi kullanıldı.
Tıp alanında kuantum metrolojisi, çok daha doğru CT taramalarının geliştirilmesi için uygulanmakta ve hastalıkların teşhis ve tedavisinde önemli gelişmeler vaat etmektedir.
Kuantum simülasyonu
Kuantum simülasyonunun temel amacı, özellikleri klasik bilgisayarlar kullanılarak doğru bir şekilde hesaplanamayan kuantum özellikleri sergileyen sistemlerin davranışını anlamaktır. Örneğin oldukça karmaşık bir molekülün davranışını anlamak için bileşenleri arasındaki etkileşimleri modellemek gerekir. Bu etkileşimler doğası gereği kuantum olduğundan, bunları geleneksel bir bilgisayarda etkili bir şekilde simüle etmek imkansız hale gelir. Buna karşılık kuantum mekaniği prensipleri doğrultusunda çalışacak şekilde tasarlanan kuantum simülatörleri daha verimli bir çözüm sunuyor.Süreç esas olarak şu şekildedir: Bir molekülün farklı varyantlarının birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğini anlamak istiyorsak, tüm olası kombinasyonlar üzerinde pahalı testler yapmak yerine bu varyantları bir kuantum simülatöründe temsil ederiz. Gösterimin mükemmel olmasına gerek yoktur ancak davranışın incelenmesine izin verecek kadar doğru olması gerekir. Daha sonra simülatör tarafından oluşturulan sonuçları ölçüyoruz.
Kuantum simülasyonu, çok çeşitli mevcut endüstriyel süreçleri hızlandırma potansiyeline sahiptir ve bu sistemlerin pratik ve faydalı uygulamalara sahip olması için çok büyük olması gerekmediğinden ticarileşme yakındır.
Bu blogda bahsedilmeyen kuantum optimizasyonu ve kuantum yapay zeka gibi başka uygulamalar da var. Kuantum teknolojisi gerçekten büyüleyici ve toplumumuzu geri dönülemez biçimde dönüştürme potansiyeline sahip. Telefónica olarak bu teknolojiyle ilgili çeşitli projelere katılarak ilerlemesine ve gelişmesine katkıda bulunuyoruz.