|
Nano Ölçekte Kuantum Bilgi İşleme |
|
|
|
|
Aygıt boyutlarının çok küçülüp nanometre boyutlarına inmesi, bilgi işlemlemede yeni bir anlayışıberaberinde getirmektedir. Bu aşamada kuvantum bilgi işleme yöntemleri geliştirilecek ve kuvantumbilgisayarlarιn devreye girmesi söz konusu olacaktιr. Erişilebilecek çok yüksek bilgi işlem hızları, dünyadahemen hemen her gelişmiş ülkede standart bilgisayarın yerini alacak olan kuvantum bilgisayarı bilim veteknolojisini ve buna bağlı olarak kuvantum bilgi işlemlemede yoğun araştırma faliyetlerini tetiklemiştir.Aslında, günlük yaşantımızın bir çok yerinde çok hızlı bilgi işlemlemeye büyük ihtiyaç duyulmakta; bukonuda yetersiz kalınması gelişmeyi engellemektedir. Oysa ki, kuvantum bilgi işlemlemede erişilebilecekçok yüksek hızlar sayesinde karşılaşacağımız bir çok karmaşιk problemin çözümü mümkün olabilecek,bilim ve teknolojinin daha hızlı gelişmesi için ortam hazırlanacaktır. Onaltι bitlik işlem kapasitesi olan birkuvantum bilgisayar, normal bilgisayarlar ile hesaplanmasι 300 yιl sürebilecek bir karmaşιk hesabι birayda tamamlayabilecektir. Örneğin, ekonomik dengeler, sosyal davranışlar gibi pek çok parametreyebağlı optimizasyon problemlerinin çözümünü gerektirmektedir. Bu çok parametreli karmaşιk problemlerindoğru çözümleri ve geliştirilebilecek modellerden yola çιkarak sosyal davranışlar hakkında yapılacakdoğru tahminler ekonomik çalkantıları ve krizleri önleyebilecektir. Benzer şekilde stratejik planlamaçalışmalarında çok sayıda parametreyi dikkate alarak anında doğru karar vermeye yönelik işlemler,kuvantum bilgisayarlar kullanarak daha etkin bir şekilde gerçekleşebilecektir. DNA molekülünün sırlarınınatomal seviyede çözülmesi (örneğin genom projesi) ve canlının temel yapısının kısa sürede anlaşılmasıinsanlığın önüne daha sorunsuz bir yaşam için sιnırsız olanaklar sunabilecektir. Yine benzer şekilde, hızlıbilgi işlemleme sayesinde çeşitli temel bilim ve mühendislik problemlerinin doğru ve ayrıntılı çözümleriyapılabilecek, bilim kurgu filimlerini doğrulayan nitelikte yeni ve modern bir teknoloji çağı başlayacaktır.Kuantum Bilgi İşleme’nin Ülkemiz Açısından Önemi: Bilimsel ve ekonomik beklentiler yanındaülkelerin güvenliğine yönelik önemli unsurları da içeren kuvantum bilgi işlemleme projeleri günümüzdeçeşitli ülkelerin araştırma merkezlerinde sessizce sürdürülmektedir. Kuvantum bilgi işlemleme ve birbakıma onun kapsamı içinde bulunan kuvantum kriptoloji ve kuvantum iletişim konularına ve ilgiliteknolojilere hükmedebilmek için ülkeler adeta yarış içine girmişlerdir. Kuvantum bilgisayarlar inşaedildiğinde dünyadaki tüm kripto sistemlerini birkaç saatlik zamanlarda çözebilecek kapasitede olacaktιr.Bu nedenle nanoteknoloji ile birlikte yapılan kuvantum bilgi işlemleme araştιrmalarι, ulusal güvenlik vebağιmsιzlιğιn teminatı olarak çeşitli ülkelerin öncelikli sivil ve askeri araştιrma konularι arasιna girmiştir.Böylesine yüksek sivil ve stratejik öneme sahip olan bir konu ülkemizin ekonomisi ve güvenliği için,
kısacasι hepimizin geleceği için büyük önem taşımaktadır. Ülkemizde, bu kritik bilim ve teknoloji askeri vesivil tüm konularda uygulama alanı bulacaktır.Ulaşılması Gereken Stratejik Amaçlar: 2020’li yıllar için amaç, KBİ konusunda sivil ve askeri tümalanlarda AR-GE prototip ve üretim aşamalarında dünya paralelinin yakalanmış olması ve Türkiye’nin buvarolma yarışında “ben de varım” diyebilecek düzeye getirilmesidir. Bunu sağlamak için kuramsal vedeneysel düzlemlerde koordineli araştırma, insan gücü yetiştirme faaliyetlerinin desteklenmesine derhalbaşlanması gerekmektedir.Yetkinlik Kazanmamız Gereken Temel Alanlar ve Zamana Bağlı Hedefler: Bu doğrultuda piramidin entepesinde bulunan alan kuramsal ve deneysel nano ölçek fiziğidir. 2010 yılına kadar maddenin nanoboyutta manyetik, metalik, yalıtkan ve süperiletken özelliklerinin araştırılması ve bu konularda kuramsalve deneysel olarak dünyanın güncel araştırma düzeyinin yakalanması, kuramsal ve deneyseldoğrultularda birlikte çalışan araştırma gruplarının KBİ’ye yönelik qubit olarak kullanılabilecek nano ölçekünitelerin kuramsal olarak tasarlanması, simulasyonları ve bunların 2020’li yıllara kadar prototip veüretimlerine geçiş.Bu Hedeflere Ulaşmada Rol Oynayacak Somut Adımlar: Üniversitelerde lisansüstü ve doktora seviyesinde deneysel ve teorik eğitime yönelik temel araştırmave deneysel uygulama derslerinin açılması (2005 sonuna kadar) Resmi ve özel eğitim kurumlarının dışında yaz okulları, doktora projelerinin desteklenmesi,ödüllendirilmesi (2005 sonuna kadar) Resmi ve kamu’ya ait (UEKAE, Aselsan gibi) araştırma kurumlarında bu konuda AR-GE alt birimlerioluşturulması ve laboratuvar faaliyetleri için gerekli altyapının desteklenmesi (2005 sonuna kadarsomutlanmalı). Bu alt yapı faaliyetleri arasında nanoölçek KBİ’de kuramsal ve deneysel grup çalışmalarınıbirleştiren projelerin öncelikli olarak ve şimdiden desteklenmesi gerekmektedir. 2006 yılına kadar Bir Ulusal Nanobilim ve Nanoteknoloji merkezinin ve bunun altinda bir Nano ölçekKuvantum Bilgi İşlemleme biriminin kurulmasıTemel AraştırmaHEDEF 1: Maddenin nano boyutta manyetik, metalik, yalıtkan ve süperiletken özelliklerinin araştırılması(2010)HEDEF 2: Nanoyapılardan oluşan kubit özelliklerini kullanacak temel kuantum algoritmaların geliştirilmesi(2010)Uygulamalı ve Sınai AraştırmaHEDEF 1: Nanotüplerde kubit olarak kullanılabilecek durağan akım durumlarının kuramsal araştırılması,simülasyonu ve dekoherans özelliklerinin anlaşılması (2015)HEDEF 2: Birinci hedefin deneysel oalrak incelenmesi ve karekterizasyonu (2020)HEDEF 3: Teknoparklarda araştırma şirketlerinin ve KOBİ’lerin kuralmasının teşvik ve desteklenmesi(2010)Sınai GeliştirmeHEDEF 1: Nanoölçek kuantum kriptoloji sistemlerinin ticari ve askeri alanlarda kullanıma hazır halegetirilmesi (2010) |
