Microsoft’un Majorana 1’i İlk Topolojik Kübitli Kuantum Çipi

Microsoft kuantum teknolojisini hayatımıza sokmaya yönelik önemli bir adım atarak Majorana 1’i duyurdu. IBM ve Google’ın süper iletken kübitlerine karşın, dünyada bir ilki gerçekleştirerek topolojik kübitlerle karşımıza çıktı. Çip 8 adet topolojik kübiti ile tek seferde 2^8 yani 256 veriyi işleyebilme kabiliyetine sahip. Amaç kuantum bilgisayarlarının evlerimize girmesi zor olsa da onları sunucular kurarak erişilebilir hale getirmek.

Sunucular aracılığıyla sağlanacak erişim şirketlerin kuantum bilgisayarlarından faydalanarak hızlı teknolojik atılımlar yapmasının kapısı aralacaktır. Yeni ilaçlar, süper iletkenler ve kendini onaran malzemelerin geliştirilmesinin önü açılmış olur. Aynı zamanda hava olaylarının çok daha başarılı şekilde hesaplanmasını sağlayabilir. Yapay zekâ ile entegrasyon çalışmaları ise bu iki devrimci teknolojinin füzyonundan doğacak sinerjiyi işaret ediyor. Örneğin, yapay zekanın kuantum simülasyonlarıyla moleküler tasarımı öğrenmesi, ilaç keşif süreçlerini kökten değiştirebilir. İklim krizine de çözüm bulunabilme ihtimali üzerinde duruluyor.

Topolojik kübit özel bir kübit formudur. Onu diğerlerinden ayıran özelliği son derece sağlam, bozunmaya karşı dirençli olmasıdır. Zaten tam da bu sebeple “Geometrik şekillerin deformasyona karşı direnci.” anlamına gelen topoloji sözcüğü seçilmiştir. Bozunuma karşı olan direnci onun daha basit sistemler kullanılarak kontrol edilmesini ve hata payının yine de düşük kalmasını sağlar. Bu yönüyle pazarlanmak istenen bir çip için son derece önemli bir teknolojidir.

Majorana 1 prototip aşamasında ancak Nature dergisinde hakem onaylı makale ile doğrulandı. Çip’in 2030’a kadar ticari olarak piyasaya sürülmesi ve ilk müşterilerin ülkeler olması bekleniyor. Çipin uzun ömürlü olması ve dijital sinyal ile kontrol edilebilmesi onu rakiplerinin önüne atıyor. Microsoft 2025 sonuna kadar 100 kübit, 2030’a kadar ise 1 milyon kübit hedefine sahip. Eğer bu teknolojiyi sunucular üzerinden denemek isterseniz Microsoft'un Azure Quantum platformu üzerinden erken erişim için başvuru yaparak, bu teknolojinin geleceğine şimdiden dahil olabilirsiniz. Özellikle kuantum algoritması geliştiren bir araştırmacı iseniz bu olanak, birinci elden deneyim sunuyor.

Kaynak: Microsoft, Microsoft’s Majorana 1 chip carves new path for quantum computing, Erişim: 02.05.2025 https://news.microsoft.com/source/features/innovation/microsofts-majorana-1-chip-carves-new-path-for-quantum-computing/ 

Birleşmiş Milletler 2025 Yılını Kuantum Yılı İlan Etti

Birleşmiş milletler 7 Haziran 2024 tarihinde Gana’nın öncülüğünde sunulan yasa tasarısının kabulüyle 2025 yılını “Uluslararası kuantum bilimi ve teknolojisi yılı” ilan etti. Kararın alınmasındaki amaç kuantum mekaniğinin 100. yılını kutlamak ve bu alandaki çalışmalara daha

fazla dikkat çekmek.

100 yıl önce 1925’te Werner Heisenberg’in modern kuantum mekaniğini tanımlayan “Kinematik ve Mekanik İlişkilerin Kuantum Teorisi Açısından Yeniden Yorumu Üzerine” adlı makalesi yayımlanmıştı. Bu makale fizik alanında devrimsel bir makale olarak kabul edilir. Einstein’ın “tanrı zar etmez” sözünü de çürüterek onun yanıldığını kanıtlaması da makalenin tarihi açıdan yankı uyandıran önemli bir yanıdır. Bu makalenin üzerinden 100 yıl geçmesi ve günümüze kadar kuantum fiziğinde büyük atılımlar gerçekleşmesi açısından 2025 yılı büyük bir öneme sahiptir. BM bu sebeple 2025 yılına dikkat çekmektedir.

2025 yılını kuantum yılı olarak ilan etme girişimi ilk olarak Amerikan Fizik Derneği (APS) tarafından 2018 yılında ortaya atıldı. Diğer kuruluşların desteği ve en son Gana’nın adım atmasıyla beraber başarıya ulaştı. Çin Optik Derneği (COS), İngiliz Fizik Enstitüsü (IOP) ve Microsoft gibi birçok kuruluş da bir araya gelerek organizasyona destek verdi. Atılan bu adımın kuantum alanındaki araştırmaları artıracağı ve bilginin demokratikleşmesine katkı sağlayacağı düşünülüyor.

Kaynak: About IYQ, Erişim tarihi: 12.05.2025, https://quantum2025.org/about/ 

MIT Mühendislerinden Kuantum Verilerini Okumada Devrim

MIT mühendisleri kuantum bilgisayarlarının en büyük sorunlarından biri olan hata düzeltme sürecini yaklaşık 10 kat hızlandıracak yöntemi geliştirdi. Bunu kuantum devrelerinde daha güçlü lineer olmayan ışık madde bağlantısı oluşturmayı başararak çözdüler. Kuantum bilgisayarları bilgiyi fotonlar ve parçacıklar arasındaki bağ ile depolayıp kullanır. Bu bağlantıyı düzenlemek ve okumak kuantum bilgisayarların hızını belirleyen temel ölçüttür. MIT mühendisleri de bu lineer olmayan bağın gücünü süper iletkenler ile artırarak verinin okunmasını çok daha kolaylaştırdı.

Kuantum hesaplamaları için parçacıkların çeşitli yollarla etkilenmesi ve süperpozisyona geçmesi gerekir, daha sonra da farklı matrislerle ancak istediğimiz kısmın kalmasını sağlarız. Bilgi oluştuktan sonra ise iş bu verinin okunmasına gelir. Veri okunurken istenen etkileşimler güçlendirilir, diğerleri ise zayıflatılır. Elbette ne kadar güçlenebilirse o kadar hızlı okunur. Ne kadar sık okunursa da hataların ayıklanması o kadar kolay ve hızlı olur. Ancak kuantum bilgisayarın bilgi üretme hızı veri okuma hızının gerisinde kalırsa bu durumda hatalar gitgide artar ve elde edilen veri hızla kullanılamaz hale gelir. Bu sorun yeni geliştirilen tekniğin kullanılabilmesi için şu an için görünen en büyük engel. Yine de makalenin baş yazarı Yufeng (bright) Ye şöyle diyor: “Bu, kuantum bilgisayarlardaki darboğazlardan birini gerçekten ortadan kaldıracaktır. Genellikle, hata düzeltme aşamaları arasında hesaplamalarınızın sonuçlarını ölçmeniz gerekir. Bu, hataya dayanıklı kuantum bilgisayar aşamasına ne kadar hızlı ulaşabileceğimizi ve kuantum bilgisayarlarımızdan gerçek dünya uygulamaları ve değer elde edebileceğimizi hızlandırabilir,”

MIT araştırmacıları, iki süper iletken kübiti ile entegre edilmiş özel bir çip tasarımı geliştirdi. Tasarımda, bir kübit rezonatör işlevi görecek şekilde yapılandırılırken, diğer kübit kuantum bilgisinin saklandığı yapay atom görevi üstleniyor. Sistemde bilgi transferi, mikrodalga frekanslarında çalışan fotonlar aracılığıyla gerçekleştiriliyor. Daha basit ifade etmek gerekirse bir foton dalga gibi davranıp mesaj iletirken diğeri parçacık gibi davranarak bilgiyi depoluyor.

Eğer bu teknik kullanılabilir hale gelirse şu an 100-150 kübit ile çalışan kuantum bilgisayarları yerine çok daha fazla kübitli kuantum bilgisayarları görebileceğiz. Her bir kübitin bilgisayarın hesap gücünü 2 kat artırdığını düşünürsek bu buluşun nasıl bir devrim olduğunu anlayabiliriz. Çünkü daha fazla kübit kullanmaktaki en büyük engel hata payının çok yüksek olmasıdır. Bu bağlamda MIT bu sorunu çözerek çok büyük bir başarıya imza atmıştır.

Kaynak: MIT News, MIT engineers advance toward a fault-tolerant quantum computer. Erişim: 01.05.2025, https://news.mit.edu/2025/mit-engineers-advance-toward-fault-tolerant-quantum-computer-0430

Birleşik Krallık Kuantum İnternet Ağının Temellerini Atıyor

Birleşik Krallık, hacklenmesi fiziksel olarak imkânsız iletişim ağlarını hayata geçirmek için tarihi bir adım attı. 2 Mayıs 2025'te açılan HOGS tesisi, kuantum internetin temelini oluşturacak uydu bağlantılarıyla veri güvenliğinde ve kuantum iletişiminde çığır açmayı hedefliyor. Tesis Heriot-Watt Üniversitesi’nin Edinburgh’taki araştırma parkında üniversitenin öncülüğünde kuruldu. Kuantum İletişim Merkezi Optik Yer İstasyonu’nun (HOGS) yapımı için üniversite 2,5 milyon sterlin harcadı. İstasyon, Birleşik Krallık için uzay ve kuantum alanlarında küresel liderlik konusunda büyük bir atılımı temsil ediyor.

HOGS uydulardan gelen sinyalleri gelişmiş lazer teknolojisi sayesinde yakalayarak dolanıklık ile çalışan sensörler ve bilgisayarlarla kuantum ışınlanması yoluyla iletişim kuracak. Kuantumda bilginin aktarılmasına kuantum ışınlanma denir. Sanılanın aksine ışık hızından hızlı gerçekleşmez. Bir parçacığın birebir aynısın başka bir yerde oluşturulması suretiyle gerçekleştiği için ışınlanma denmiştir. Aynı zamanda kuantumda gönderilen mesaj hacklenemez yapıdadır. Çünkü kuantumda bilgi doğrudan gönderilmez, bilgiye ulaşmamızı sağlayan bir şifre gönderilir. Fakat bu şifre başkaları tarafından hacklenmeye çalışılırsa bu 3. kişi yeni dolanıklık durumu yaratacağı için şifre asla kırılamaz. Tesis üzerinde çeşitli şifre teknikleri geliştirilerek mutlak güvenlikli bir ağ için çalışılıyor. Bilgi aktarımı tesise yakında takılacak ve uydularla kuantum şifreli bilgi alışverişi yapmasını sağlayacak olan “tek foton detektörleri” ve “adaptif optik sistemler” sayesinde mümkün olacak.

Tesisin şimdiki amacı 70 santimetre yüksek hassasiyetli teleskopunu kullanarak uzay çöplüğünü anlık olarak takip ederek ölçümler yapmak. Ayrıca 40 santimetrelik ikinci bir teleskopa sahip. Bu teleskop da görünür ve kızılötesi dalga boylarında gözlemler yaparak enkaz izleme ve uzay görüntüleme yapacak. Tesisin kuantum destekli olması sayesinde çok ufak çöpleri bile tespit edip rotasını hesaplayarak uyduları güvende tutması hedefleniyor.

Birleşik Krallık nisan ayında Entegre Kuantum Ağları Merkezi’ni (IQN-Hub) duyurmuştu. Merkez EPSRC ve sanayi ortaklarından gelen 42 milyon sterlinlik yatırım ile yürütülüyor. 12 önde gelen üniversite, 2 ulusal laboratuvar ve 40’tan fazla endüstri ortağı bu merkezde bir araya gelerek Birleşik Krallığın kuantum misyonunu gerçekleştirmeyi hedefliyor. Birleşik Krallık’ın hedefi 2035 yılına kadar dünyanın en gelişmiş kuantum ağ altyapısını kurmak. Birleşik Krallık Araştırma ve İnovasyon Kurumu (UKRİ) bu misyonda kuantum alanıyla ilgili 5 merkeze toplamda 106 milyon sterlin yatırımda bulundu. Bu bağlamda HOGS projesinin IQN-Hub’ın başlangıç adımı olduğunu söylemek yanlış olmaz.

(Prof. Gerald Buller, Entegre Kuantum Ağları Merkezi Direktörü)

IQN-Hub’ın ilk adımı olan HOGS’un başka faydaları da mevcut. Heriot-Watt Üniversitesi İş ve Girişimcilik Başkan Yardımcısı Prof. Gillian Murray bu faydaları şu şekilde açıklıyor: "Bu tesis yalnızca bir araştırma aracı değil, aynı zamanda bir ekonomik büyüme motoru. İskoçya’nın uzay sektörü halihazırda 8.000 kişiye istihdam sağlıyor ve yılda 880 milyon sterlin gelir üretiyor. HOGS gibi altyapılar sayesinde bu rakamlar çok daha yukarı çıkabilir.”

“Araştırma Parkı'mızda, Celestia UK gibi uzman firmaların da bulunduğu canlı bir uzay teknolojisi kümelenmesi oluşturuyoruz. Akademi ve sanayiyi aynı mekânda birleştiren bu model sayesinde; finans, sağlık hizmetleri ve kritik altyapılar gibi kuantum güvenli iletişimden en çok fayda sağlayacak sektörlerde inovasyonu hızlandırıyoruz.”

“Kısa vadeli ekonomik etkinin ötesinde, geleceğin uzay iş gücünü yetiştirecek bir beceri zinciri de inşa ediyoruz. Lisans öğrencilerinden doktora seviyesine kadar herkes, İskoçya’da başka hiçbir yerde bulunmayan bu teknolojiyle uygulamalı deneyim kazanabilecek. Aynı zamanda, okullara yönelik yürüttüğümüz tanıtım programları sayesinde yerel öğrenciler arasında STEM (Fen, Teknoloji, Mühendislik, Matematik) alanlarına olan ilgiyi artırmayı hedefliyoruz.”

Bütün bu detaylar ele alındığında Birleşik Krallık’ın yaratacağı kuantum ağının ülke için büyük atılımlar sağlayacağı görülüyor. Kuantumun aralayacağı yeni kapılarla bu fayda katlanarak artacaktır.

Kaynaklar: [1] Heriot-Watt University (2025). University unveils new £2.5M quantum-enabled Optical Ground Station. Erişim: 02.05.2025, https://www.hw.ac.uk/news/2025/university-unveils-new-2.5m-quantum-enabled-optical-ground-station . [2] Heriot-Watt University (2025). New UK Quantum Hub launches to pioneer secure networks and advance the quantum internet. Erişim: 29.04.2025 https://www.hw.ac.uk/news/2025/new-uk-quantum-hub-launches-to-pioneer-secure-networks-and-advance-the-quantum-internet

Çıkarımlar

Haberlerde de görüldüğü üzere kuantum teknolojisinin gelişimi ve sonuçları anlık veya belirli bir tarihe atfedilebilecek olgular değil. Bunun sebebi kuantumun bize net bir ürün vermek yerine o ürünü elde etmemiz için araç görevi görmesi. Kuantum ağı şu an kullandığımız internet ağına, kuantum bilgisayarlar da bilgisayarlarımıza benzese de bu benzerlik sadece tanımsal ölçekte. Yani kuantum ağı şu anki ağımızdan bambaşka özelliklere sahip ve çok daha güçlü. Örneğin kuantum bilgisayarlar klasik bilgisayarlardan birçok konuda daha kötü ancak bizim klasik bilgisayarlarla bugüne kadar yapmayı tahayyül dahi edemeyeceğimiz işleri kolayca yapabiliyorlar. Aynı zamanda fizikçilerin tabiri caizse “kutsal” amaçları olan her şeyin teorisini çözmeye yaklaşmamızda da büyük bir mihenk taşı. Zamanında pek de önemsenmeyen mikroskoplar olmasa bilimimiz bu seviyeye gelir miydi? Veya Newton kendisinden önceki teknolojiler olmadan var olabilir miydi? İlk bakışta tamamen işlevsiz görünen, zaten halihazırda deneyimlediğimiz zamanı gösteren saat daha geç icat edilmiş olsa belki de bugün yüzlerce yıl geride olacaktık. Bu perspektiften bakarsak görürüz ki teknolojik atılımlar için önce uygun araçların gelişmesi gerekir. Tıpkı Avrupa’nın bilimsel devrim ateşinin Amsterdam’da optiğin farklı alanları üzerine çalışan tek bir nesil tarafından ateşlenmesi gibi. Onların geliştirdiği optik sayesinde mikroskop ve teleskop geliştirildi. Newton ışığın tayflarını keşfetti. Işığın hareketinin tam olarak anlaşılması ile de parçacık fiziği gelişti. İşte kuantum da tam olarak böyle bir gelişme. Yaygın olarak kullanılmaya başlarsa bilimde çok büyük atılımlara vesile olacağı muhakkaktır.