Nano Ölçekte Kuantum Bilgi İşleme


Aygıt boyutlarının çok küçülüp nanometre boyutlarına inmesi, bilgi işlemlemede yeni bir anlayışı beraberinde getirmektedir. Bu aşamada kuvantum bilgi işleme yöntemleri geliştirilecek ve kuvantum bilgisayarlar?n devreye girmesi söz konusu olacakt?r. Erişilebilecek çok yüksek bilgi işlem hızları, dünyada hemen hemen her gelişmiş ülkede standart bilgisayarın yerini alacak olan kuvantum bilgisayarı bilim ve teknolojisini ve buna bağlı olarak kuvantum bilgi işlemlemede yoğun araştırma faliyetlerini tetiklemiştir.

Aslında, günlük yaşantımızın bir çok yerinde çok hızlı bilgi işlemlemeye büyük ihtiyaç duyulmakta; bu konuda yetersiz kalınması gelişmeyi engellemektedir. Oysa ki, kuvantum bilgi işlemlemede erişilebilecek çok yüksek hızlar sayesinde karşılaşacağımız bir çok karmaş?k problemin çözümü mümkün olabilecek, bilim ve teknolojinin daha hızlı gelişmesi için ortam hazırlanacaktır. Onalt? bitlik işlem kapasitesi olan bir kuvantum bilgisayar, normal bilgisayarlar ile hesaplanmas? 300 y?l sürebilecek bir karmaş?k hesab? bir ayda tamamlayabilecektir. Örneğin, ekonomik dengeler, sosyal davranışlar gibi pek çok parametreye bağlı optimizasyon problemlerinin çözümünü gerektirmektedir. Bu çok parametreli karmaş?k problemlerin doğru çözümleri ve geliştirilebilecek modellerden yola ç?karak sosyal davranışlar hakkında yapılacak doğru tahminler ekonomik çalkantıları ve krizleri önleyebilecektir. Benzer şekilde stratejik planlama çalışmalarında çok sayıda parametreyi dikkate alarak anında doğru karar vermeye yönelik işlemler, kuvantum bilgisayarlar kullanarak daha etkin bir şekilde gerçekleşebilecektir. DNA molekülünün sırlarının atomal seviyede çözülmesi (örneğin genom projesi) ve canlının temel yapısının kısa sürede anlaşılması insanlığın önüne daha sorunsuz bir yaşam için s?nırsız olanaklar sunabilecektir. Yine benzer şekilde, hızlı bilgi işlemleme sayesinde çeşitli temel bilim ve mühendislik problemlerinin doğru ve ayrıntılı çözümleri yapılabilecek, bilim kurgu filimlerini doğrulayan nitelikte yeni ve modern bir teknoloji çağı başlayacaktır.

Kuantum Bilgi İşleme’nin Ülkemiz Açısından Önemi:

Bilimsel ve ekonomik beklentiler yanında ülkelerin güvenliğine yönelik önemli unsurları da içeren kuvantum bilgi işlemleme projeleri günümüzde çeşitli ülkelerin araştırma merkezlerinde sessizce sürdürülmektedir. Kuvantum bilgi işlemleme ve bir bakıma onun kapsamı içinde bulunan kuvantum kriptoloji ve kuvantum iletişim konularına ve ilgili teknolojilere hükmedebilmek için ülkeler adeta yarış içine girmişlerdir. Kuvantum bilgisayarlar inşa edildiğinde dünyadaki tüm kripto sistemlerini birkaç saatlik zamanlarda çözebilecek kapasitede olacakt?r. Bu nedenle nanoteknoloji ile birlikte yapılan kuvantum bilgi işlemleme araşt?rmalar?, ulusal güvenlik ve bağ?ms?zl?ğ?n teminatı olarak çeşitli ülkelerin öncelikli sivil ve askeri araşt?rma konular? aras?na girmiştir. Böylesine yüksek sivil ve stratejik öneme sahip olan bir konu ülkemizin ekonomisi ve güvenliği için, kısacas? hepimizin geleceği için büyük önem taşımaktadır. Ülkemizde, bu kritik bilim ve teknoloji askeri ve sivil tüm konularda uygulama alanı bulacaktır.

Ulaşılması Gereken Stratejik Amaçlar:


2020’li yıllar için amaç, KBİ konusunda sivil ve askeri tüm alanlarda AR-GE prototip ve üretim aşamalarında dünya paralelinin yakalanmış olması ve Türkiye’nin bu varolma yarışında “ben de varım” diyebilecek düzeye getirilmesidir. Bunu sağlamak için kuramsal ve deneysel düzlemlerde koordineli araştırma, insan gücü yetiştirme faaliyetlerinin desteklenmesine derhal başlanması gerekmektedir.

Yetkinlik Kazanmamız Gereken Temel Alanlar ve Zamana Bağlı Hedefler:

Bu doğrultuda piramidin en tepesinde bulunan alan kuramsal ve deneysel nano ölçek fiziğidir. 2010 yılına kadar maddenin nano boyutta manyetik, metalik, yalıtkan ve süperiletken özelliklerinin araştırılması ve bu konularda kuramsal ve deneysel olarak dünyanın güncel araştırma düzeyinin
yakalanması, kuramsal ve deneysel doğrultularda birlikte çalışan araştırma gruplarının KBİ’ye yönelik qubit olarak kullanılabilecek nano ölçek ünitelerin kuramsal olarak tasarlanması, simulasyonları ve bunların 2020’li yıllara kadar prototip ve üretimlerine geçiş.

Bu Hedeflere Ulaşmada Rol Oynayacak Somut Adımlar:
?? Üniversitelerde lisansüstü ve doktora seviyesinde deneysel ve teorik eğitime yönelik temel araştırma ve 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 birimleri oluşturulması ve laboratuvar faaliyetleri için gerekli altyapının desteklenmesi (2005 sonuna kadar somutlanmalı). Bu alt yapı faaliyetleri arasında nanoölçek KBİ’de kuramsal ve deneysel grup çalışmalarını birleştiren projelerin öncelikli olarak ve şimdiden desteklenmesi gerekmektedir.
?? 2006 yılına kadar Bir Ulusal Nanobilim ve Nanoteknoloji merkezinin ve bunun altinda bir Nano ölçek Kuvantum Bilgi İşlemleme biriminin kurulması

Temel Araştırma
HEDEF 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 Araştırma

HEDEF 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 Geliştirme
HEDEF 1: Nanoölçek kuantum kriptoloji sistemlerinin ticari ve askeri alanlarda kullanıma hazır hale getirilmesi (2010)



Kaynak....:
http://vizyon2023.tubitak.gov.tr/stratejikteknoloji/nano.pdf