Kuantum bilgisayarlar, zaman kristalleri ve sanal para borsası manipülasyonu

"Günümüzde bilimsel bilgi ve gelişme yalnız ve yalnız inovasyona dönüşebilme potansiyeline sahipse, kitleleri manipüle edebilme yöntemleri sunuyorsa önemseniyor."

Dr. Mehmet Kemal Gümüş*

Yazının başlığını gören okur bir Sovyet bilim-kurgu öyküsü okuyacağını sanabilir ama başlangıçta uyarmak isterim ki bu bir popüler bilim makalesidir. Tam da başlıkta sayılan kavramların birbirine bağlandığı bir haberden yola çıkarak kaleme alınan bir popüler bilim makalesi... Öyleyse haydi başlayalım.

Veri işlemek insanlık tarihi boyunca hep önemli bir iş oldu. Aritmetik, abaküs, cebir vs. hep bu işin kolaylaşması için ortaya çıkmıştır. Veri işleme hızını artırabilmek ise toplumların gelişmesi ve kalkınması ile doğrudan ilgilidir. Hâl böyle olunca üretime ve bölüşüme dair süreçlerin verimli kılınması için verileri doğru, güvenli ve hızlı bir biçimde işlemek önem arz ettiği gibi hâkim sınıflar açısından da politika belirlerken doğru biçimde işlenmiş verilere sahip olmak çok değerlidir. Ancak günümüzde veri işlemenin önemi tarihte hiç eşi benzeri görülmemiş bir seviyeye gelmiş durumda. Hem internetin ve dolayısıyla sosyal medyanın yaygınlaşmasıyla hem de veri toplama tekniklerinin ilerlemesiyle beraber işlenecek verinin hacmi de her geçen gün daha da genişliyor. Dolayısıyla bu verileri işlemenin hızı da gittikçe çok daha fazla önem kazanıyor. 

Tam da bu noktada kuantum bilgisayarlar devreye giriyor. Çalışma prensipleri gündelik hayatımızı açıklayan klasik fiziğe değil de maddenin atom ölçeğindeki rejiminde kendini gösteren kuantum mekaniksel iki önemli olguya, süperpozisyon ve dolanıklığa dayanan kuantum bilgisayarlar bu işlem hızını birkaç milyon kat artırmaya teorik olarak imkân veriyor. Süperpozisyon, kısaca açıklanmak istenirse, meşhur Schrödinger’in Kedisi adlı düşünce deneyindeki kedinin kutu açılıp bakılmadığı sürece aynı anda hem ölü hem canlı olması durumu iken, dolanıklık ise iki fiziksel sistemin tüm fiziksel özelliklerinin birbiri ile korelasyona sahip olması olgusudur. 

Kuantum bilgisayarların kalbinde, günümüz bilgisayar sistemlerindeki 1 ve 0’lardan oluşan ve en küçük veri depolama birimi olan bit’ler gibi, bir kuantum mekaniksel sistemin iki farklı durumuyla ilişkilendirilen q-bitler yer alıyor. Kuantum mekaniksel sistemlerdeki süperpozisyon olgusu gereği bir kuantum mekaniksel sistem ölçüm yapılana, bir başka deyişle etkileşime girene kadar bu iki durumda da aynı anda bulunabiliyor. Hem bu süperpozisyon özelliği hem de dolanıklık sayesinde bir kuantum bilgisayar 2q-bit sayısı kadar veriyi anlık olarak ve paralel bir biçimde işleyebiliyor. Fakat maddenin bu özellikleri gösterebilmesi için dış dünya ile etkileşime girmemesi yani her anlamıyla dışarıdan yalıtık tutulması gerekiyor. Bu da dünyanın en pahalı ve en iyi soğutan buzdolaplarının (birkaç mili Kelvin - mK - sıcaklığına kadar) bu bilgisayarları saklaması için yapılmasını zorunlu kılıyor.

Kuantum bilgisayarların verileri paralel ve anlık olarak işleyebilme özelliği nedeniyle de kuantum bilgisayarlar ve kuantum veri işleme hem elindeki koca veri yığınlarını işleyerek kârlarını artırmak isteyen büyük şirketlerin, hem devletlerin, hem de günümüzde popüler olan blok zinciri teknolojisiyle para kazananların (dolaylı olarak sermayenin) ilgisini cezbediyor. Dolayısıyla da bu teknolojinin geliştirilmesi için büyük yatırımlar yapılıyor.1

İşte tam da bu ilgiyi kullanmak isteyen blok zinciri camiasına hitap eden bir internet haber sitesinde yayınlanan haber de bir tık avcılığı örneği sergiliyor.2 Öte yandan verdiği bilgi ile bir yandan da borsa manipülasyonu yapıyor. Haberde geçtiğimiz temmuz ayının başında sonuçları dünyanın en prestijli bilim dergisi olan Nature’ın fizik kısmında yayınlanan, zaman kristalleri üzerine Çin’in Tsinghua Üniversitesi’nde yapılan deneysel bir çalışmanın3 kuantum bilgisayar teknolojisi üzerine çalışma yapan batılı enstitülerde ve politika yapıcılarda bir kıpırdanma yarattığı ve hükümetlerin bu araştırmalara kaynak aktardığı söyleniyor. Ancak bu bilgiye nereden ulaştıklarına dair herhangi bir kaynak da haber metninde yer almıyor.

Konunun uzmanı olmayanların veya bu konuya popüler düzeyde ilgi duymayanların bu haberden kuşkulanma ihtimali sıfır. Bu da insanların tuzağa düşmesini kolaylaştırıyor. Zaten zaman kristallerine dair literatür henüz çok yeni. Öyle ki zaman kristallerinin kuantum bilgisayarların kalbinde yer alan dolanıklık olgusunu gösterdiğine dair teorik tartışmalar sürerken deneysel olarak zaman kristali elde edilebileceğine dair şüpheler de hâlâ devam ediyor.4 Buna karşın İngiltere’nin Lancaster Universitesi’ndeki bir ekip iki zaman kristalini birbiri ile korelasyon içinde tutmayı başardığını söylerken, Çin Bilimler Akademisi’ndeki bir başka ekip de zaman kristallerinin kuantum bilgisayarların temel bileşeni olan q-bitleri (günümüz bilgisayarlarındaki bitlerin kuantum karşılığı) stabil tutmada kullanılabileceğini gösterdiklerine dair makaleler yayınladılar.5 6 Ancak bütün bu deneyler ve teorik tartışmalar kuantum mekaniksel sistemlere özgü bir olgu olan taban enerji durum için geçerliydi. Daha önce de söylediğim gibi bir kuantum mekaniksel sistemi taban enerji durumunda tutmak için onu çok iyi yalıtmanız ve çok iyi soğutmanız gerekmektedir. Çünkü kuantum mekaniksel sistemler çok küçük etkileşimlerle bile durumları bozulamaya müsait nazik sistemlerdir. 

Yukarıda bahsi geçen haberdeki çalışmada ise Çinli ekibin oda sıcaklığında zaman kristali elde ettiği söyleniyor. Tabii bu da oda sıcaklığında çalışacak kuantum bilgisayarları bekleyenler için eşsiz bir zoka. Ancak şunu söylemekte fayda var ki Çinli ekip saygın popüler fizik sitesi olan Phys.org’a verdikleri röportajda elde ettikleri zaman kristallerinin kuantum dolanıklık veya kuantum bilgisayar teknolojileri ile direk ilintili olduğuna dair tek bir şey söylemiyorlar.7 Aksine elde ettikleri zaman kristalini elektromanyetik dalgalar için hassas bir anten veya bir göz olarak kullanılabileceği doğrultusunda öngörüde bulunuyorlar.

Belki bu noktada adı geçen zaman kristali kavramının ne olduğunu ve ilgili haberde bahsedilen deneyin nasıl yapıldığına daha detaylı bakmakta fayda olabilir.

Katı hal fiziği ve malzeme biliminde kristal dendiğinde, atomların uzayda düzenli aralıklarla kendini tekrarlayacak şekilde yerleşmesi ile oluşturdukları ve bu geometrik yapıları nedeniyle belirli fiziksel özellikler gösteren malzemeler anlaşılır. Yani kristalin hangi noktasından bakılırsa bakılsın görülen desen değişmez. Buna mukabil 2012'de Nobel Ödüllü fizikçi Frank Wilczek şu soruyu ortaya attı: Zaman kristali (uzayda değil zamanda kendini tekrarlayan bir nesne) de olabilir mi? Ve sisteme belirli bir ritim empoze edilmese ve parçacıklar arasındaki etkileşim zamandan tamamen bağımsız olsa bile periyodik bir ritmin ortaya çıkması mümkün olabilir mi? Zaman kristali kavramı işte bu fikre dayanıyordu.

Frank Wilczek'in bu fikri yıllardır çok fazla tartışmaya yol açtı. Bazıları zaman kristallerinin prensipte imkânsız olduğunu düşünürken, diğerleri boşluklar bulmaya ve belirli özel koşullar altında zaman kristallerini gerçekleştirmeye çalıştı. Şimdi, özellikle muhteşem bir tür zaman kristali, Çin'deki Tsinghua Üniversitesi'nde Avusturya'daki TU Wien'in de katılımıyla deneysel olarak başarıyla yaratıldı. Ekip, deneyde lazer ışığı ve normal boyutundan birkaç yüz kat daha büyük bir çapa sahip Rydberg atomları olarak adlandırılan çok özel atom türleri kullandı. Deneyin sonuçları da dünyanın en prestijli fizik dergisi olan Nature Physics’te yayınlandı.

Yaşça büyük olanlar sarkaçlı duvar saatlerini hatırlayacaktır. Ya da eski duvar saatlerinin tik tak seslerini... İşte bir saatin tik tak sesi zamansal periyodikliğin en iyi örneğidir. Ancak, bu kendi kendine gerçekleşmez: Birisi saati kurmuş ve belirli bir zamanda başlatmış olmalıdır. Bu başlangıç anı daha sonraki tik takların zamanlamasını da belirler. Fakat bu durum zaman kristali için farklıdır. Wilczek'e göre, zaman kristalindeki bu periyodiklik maddenin taban enerji durumunun simetrisi gereği kuantum mekaniksel olarak kendiliğinden ortaya çıkmalıdır.

Çin’in Tsinghua Üniversitesi'nde Dr. Li You gözetiminde Xiaoling Wu, Zhuqing Wang ve Dr. Fan Yang tarafından yürütülen deneysel araştırmanın teorik kısmından da sorumlu olan TU Wien Teorik Fizik Enstitüsü'nden Prof. Thomas Pohl ise bu olguyu "Zaman kristalinin tik taklarının frekansı sistemin fiziksel özellikleri tarafından belirlenir, ancak ilk meydana geldiği anlar tamamen rastgeledir; buna kendiliğinden simetri kırılması denir" şeklinde açıklıyor.8

Tsinghua Üniversitesi’ndeki deneyin ayrıntılarına bakılırsa deney düzeneğinde bir lazer demeti, oda sıcaklığındaki rubidyum atomlarından oluşan gazla dolu bir cam kaba tutuldu. Kabın diğer ucuna ulaşan ışığın şiddeti ölçüldü. Bu düzenek açıkça sisteme belirli bir ritmin dayatılmadığı statik bir deney düzeneği olmasına yani düzenekteki lazer demeti ile hücredeki atomlar arasındaki etkileşimler değişmemesine ve lazer ışınının yoğunluğu sabit olmasına karşın şaşırtıcı bir şekilde, cam hücrenin diğer ucuna ulaşan lazer demetinin oldukça düzenli desenlerde salınmaya başladığı gözlemlendi.

Şekil 1: Deney düzeneğinin bir fotoğrafı ve şematik olarak açıklanışı

Deneydeki diğer bir önemli nokta ise Rydberg atomları denilen, stabil bir atomun en dıştaki kabuğunda dolaşan elektronların atoma aktarılan enerji vasıtasıyla atomun normal çapının birkaç yüz katı çaptaki kabukta dolaşmasının sağlanması ile elde edilen atomlardan oluşan bir gazın kullanılmasıdır. Cam kaptaki atomlar işte bu sözü edilen çok büyük çaplı Rydberg durumlarında olacak şekilde hazırlanırsa bu atomlar arasındaki kuvvetler de çok büyük olur ve bu da atomların lazerle etkileşime girme biçimini değiştirir. Eğer lazer ışınını da her atomda aynı anda iki farklı Rydberg durumunu harekete geçirebilecek şekilde seçerseniz, bu iki durum arasında kendiliğinden salınımlara neden olan bir geri bildirim döngüsü üretilir ve bu da salınımlı bir ışık emilimine yol açar. Bu da cama ulaşan demette belirli bir periyotta gerçekleşen gecikmelere sebep olur ve sonuç olarak bu titreşim de cam kabın sonuna ulaşan ışık yoğunluğunun titreşim ritmini belirler.

Tekrar tartışmamıza dönelim. Bilim insanları çalışmalarıyla ilgili bahsedildiği gibi bir iddiada bulunmazken borsa habercisi nasıl bir kaygıyı hedefe alarak tık avcılığı yapıyor? Korkmayın, bilinmeyen bir hikâyeyi anlatmayacağım. Artık aklı başında herkesin bildiği üzere burada bilimin ve onun ürünü olan teknolojinin metalaşması ve bilimsel buluşların bile piyasa mekanizmasında alelade bir dişliye dönüşmesi ve eğer üretilen bilgi “işe yaramıyorsa” üretilmemesi gerektiği fikrinin bilim insanlarınca bile kabul edilmesi devreye giriyor. Marx ve Engels’in Manifesto’da dedikleri gibi “Burjuvazi, bugüne kadar el üstünde tutulan ve önlerinde yerlere kadar eğilinen mesleklerin tüm saygınlığını çekip almış; hekimi de, avukatı da, rahibi de, şairi de, bilim adamını da kendi ücretli emekçisi yapıp çıkmıştır.” Öyleyse bir tür ücretli emekçiye dönüşen bilim insanlarının üretimleri de metalara dönüşmüştür. Günümüzde bilimsel bilgi ve gelişme yalnız ve yalnız inovasyona dönüşebilme potansiyeline sahipse, kitleleri manipüle edebilme yöntemleri sunuyorsa hatta çok daha basit olarak birkaç sanal para borsasında manipülasyon yapmanın aracı ise dikkat çekebilir oluyor ve önemseniyor. Wilczek’in dahice önerisi sadece fizikçileri heyecanlandırırken, fikrinin teknolojide kullanılması borsacıları, hükümetleri ve sermayedarları heyecanlandırıyor. Kaldı ki Wilczek bu fikrini ortaya atarken zihninde ne kuantum bilgisayarlar ne de iyi sensörler yapma gibi bir kaygı vardı.

Meseleye ülkemiz açısından bakıldığındaysa sorun başka türlü işliyor. Türkiye’de ne sermayenin böylesi çalışmaları finanse etme ufku ne de kabiliyeti var. Öte yandan üniversitelerimizde de bu tür çalışmaları yapmaya yetecek ne bir “bilimsel birikim” ne de “adanmışlık” söz konusu. Ancak dünyada hâkim olan, bilim insanlığını sadece teknik bilgi ve ucuz iş gücü üretimine indirgeyen, yabancılaşmayı köküne kadar yaşatan bir Fordist seri üretim işçiliği olarak gören günümüz akademi anlayışı ile ülkenin geri kalmışlığı nedeniyle dinselinden sekülerine cemaatleşme ve nepotizm yoluyla kalitesini kaybetme arasında sıkışan Türkiye üniversitelerinin bu tür gelişmeleri uzaktan dahi olsa takip edebilme kapasitesine sahip olmalarını beklemek aşırı iyimser olacaktır.  Bütün bunların yanında 22 yıldır süren AKP’nin dinci ve tarikatçı saldırıları da hesaba katıldığında popüler bilim seviyesinde bilimle ilgilenen insanların dahi el üstünde tutulması gereken kahramanlar gibi görülmeleri işten bile olmamakta. Çünkü eğitimin özelleştirilerek halktan esirgendiği, halk çocuklarının tarikatlara teslim edildiği, devlet ve akademi eliyle bilimin dışlandığı bir ülkede ciddi popüler bilim takipçiliği bu tür haberlere düşmenin şu an için en iyi panzehri olacaktır fikrindeyim.

*İTÜ Fizik Mühendisliği (Doktora Sonrası Araştırmacı)