Atom bilgisayarına doğru

Bugünün en hızlı bilgisayarı ÅŸimdiden müzelik olmaya aday. Optik-bilgisayarlar gerçi yolda, ama fizikçilerin en büyük bombası: Atom bilgisayarlarıKum tanesi büyüklüğünde mikro elektronikler, aÄŸlarda bütünleÅŸecek. Kuantum iÅŸlemcileri en karmaşık fizik kurallarıyla dahi baÅŸ edebilecek. Ekranın yerini, elektronik kağıt alacak.Fizikçiler, bilgisayar, hesaplaÅŸma, haberleÅŸme vb alanlarında en son gerçekleÅŸtirilecek olan proje üzerinde çalışıyorlar: Atom veya kuantum bilgisayarları. Kuramsal olarak artık herÅŸeyi bilinen bu muazzam projenin pratikte nasıl gerçekleÅŸtirileceÄŸi konusunda laboratuvarlarda yoÄŸun çalışmalar yapılıyor. Bütün mesele, atomlara hükmedebilmek ve onları belirli kurallar, belli sistem dahilinde çalıştırabilmek. Fizikçiler, pratikte atomları tek tek ‘yakalamayı’, hatta onları vakumda durdurmayı, inci gibi sıraya dizmeyi baÅŸardılar. Atom bilgisayarları, fizikçilerin 21. yüzyılda en büyük projelerinden biri.ÖrneÄŸin bu çalışmaların yapıldığı bir laboratuvardan görüntüler:Alacakaranlığa bürünmüş laboratuvarda mavi ve yeÅŸil lazer ışınlarından oluÅŸan bir örümcek ağı, düzinelerce aynalar yardımıyla birbirine baÄŸlanmış. Arka planda turbo pompalarının çalışma sesleri duyulurken, osiloskoplar mekanizmadaki tepkiyi ölçüyor. Burada aslında ne tür iÅŸlemlerin yapıldığı çıplak gözle pek anlaşılmıyor. Vakum hücresinin içine son derece duyarlı bir kamera yerleÅŸtirilmiÅŸ. Fizikçi Ekkehard Peik, bazı tuÅŸlara dokunduÄŸunda ekranda bir ışık noktası beliriyor, tıpkı uzayda bir güneÅŸ gibi. Ve birkaç saniye sonra ikinci bir güneÅŸ daha doÄŸuyor: Bunlar kameranın görüş alanına giren iki magnezyum atomu. Burada, yani Max-Planck Enstitüsü, Kuantum OptiÄŸi bölümündeki (Garching, Münih) araÅŸtırmacılar, atomları manipüle ediyorlar. Uzun süredir egzotik bir sanat eseri olarak yorumlanıyordu bu sistem, ama artık olanaksız olanaklı oluyor ve bilgisayarı hız, kullanma ve hesaplama açısından yepyeni bir düzeye çıkartacak ‘Kuantum Bilgisayarı’nın pratik sorunları çözülmeye çalışılıyor.Buna ÅŸiddetle gereksinim var, çünkü bugünkü silisyum çipinin artık daha fazla geliÅŸtirilemeyeceÄŸi zamanlar göründü. 35 yıldan bu yana mikroçiplerin üzerinde iki misli artış gösteren transistorlarla birlikte, iÅŸlem kapasitesi de 18 ayda bir, aynı oranda güçleniyor. Ancak teknologların düşüncelerine göre mikroçipler, 2020 yılından önce daha fazla geliÅŸtirilemeyecek. Çünkü üzerlerinde yalnızca çok az sayıda elektron barındırabilecek kadar küçülecekler. Yani kullanım sınırlarına gelinecek.Silisyum çipinden sonra ne gelecek peki? Arada bir dizi bilgisayar modeli var: Optik, biyo falan.. Ama bütün bunlar sadece ara aÅŸama ve hesaplama gücünde en büyük devrim yaratacak olan tabii ki Kuantum bilgisayarı! Bu tür bir bilgisayar, yığınla veri bankasını yıldırım hızıyla tarayacağı gibi, alıştığımız bilgisayar kavramını, içerdiÄŸi bütün boyut ve anlamlarıyla çöpe atacak. Fizikçiler, laboratuvarlarında kuantum bilgisayarlarının iÅŸlem birimini oluÅŸturacak olan atomları görüntülüyor, onları yönlendiriyor ve temel hareketlerini düzenlemeye çalışıyorlar. Atomların saptanması bile çok zor bir iÅŸ: Alüminyum folyoya sarılı aparatın içinde son derece güçlü bir vakum sistemi iÅŸlemekte. İçindeki küçük döküm potasında fizikçiler magnezyumu ısıtıyorlar. Ve atomlar tıpkı çaydanlığın düdüğünden çıkan buhar gibi boÅŸluÄŸa savruluyor. AraÅŸtırmacılar atomları durdurarak içlerinden birkaç tane elektron kapıyor. Uzmanlar bu iÅŸlemden sonra buharın üzerine lazer ışınları gönderiyor. Magnezyum iyonları durduruluyor ve tuzaÄŸa düşürülüyor. Ve birbirine dirençli elektrik güçler tarafından kuÅŸatılmış atomlar sonunda duruluyorlar. Ekip yöneticisi Herbert Walther, ‘atomları inci gibi dizebiliyoruz’ diyor.Magnezyum iyonu kuantum bilgisayarının ‘Qu-bit’ görevini yerine getirecek: Tıpkı klasik bir bilgisayarın 0 veya 1 sistemine sahip bir Bit deÄŸerindeki bellek hücresi gibiÉ kuantum bilgisayarındaki ‘Qu-bit’ler ancak lazer tepkisiyle 0 veya 1 durumuna gelirler. Kontrol altına alınmadıklarında ise, ÅŸartlara göre farklı olasılıklarda kararsız davranırlar. Amerika’daki Bell Labs laboratuvarında çalışan Peter Shor, kuantum bilgisayarının kullanıldığı bir dünyada hiçbir gizin saklı kalmayacağını kanıtladı. Åžimdiye dek en hızlı bilgisayarlar bile doÄŸru anahtarı deneyerek aradıkları için çok yavaÅŸ çalışırlar ve ÅŸifreler mesajları gizleyebilmektedir. Åžifreleri atom durumlarına göre tasarlayan kuantum bilgisayarı ise olaÄŸanüstü özelliklere sahip olacak: Kuantum programının baÅŸlangıcından, sonucun elde edilmesine kadar geçen süre içinde Qubit’ler karmaşık durumdayken, tüm olası deÄŸerleri sabit duruma getirebildiklerinden bilgisayar da tüm olası anahtarları aynı anda deneyebilecek. Böylece doÄŸru çözümler birkaç aÅŸama sonra bulunabilecek. Atom bilgisayarı için öngörülen kuramsal bilgiler pratikte doÄŸru uygulama alanı bulduÄŸunda, örneÄŸin sigara paketi büyüklüğünde ve dünyadaki tüm bilgisayarların iÅŸlem kapasitesine eÅŸit bir bilgisayarın geliÅŸtirilebilmesi için hiçbir engel kalmayacak. Yüzyılın projesi ve fizikçilerin en büyük düşü: Atomlara kumanda edecek cihazı yaratmak!ÉÂ