2025 yılının UNESCO tarafından “Uluslararası Kuantum Bilimi ve Teknolojileri Yılı” ilan edilmesiyle birlikte, kuantum araştırmaları küresel ölçekte yeni bir ivme kazandı. 2025 Nobel Fizik Ödülü’nün de kuantum araştırmalarına verilmesi bu ivmeyi güçlendirdi. UNESCO’nun da altını çizdiği gibi, kuantum teknolojileri evreni anlama biçimimizi dönüştürüyor ve teknolojide devrim niteliğinde ilerlemelerin önünü açıyor. Nitekim, uzmanlara göre kuantum bilimini keşfetmek, tamamen farklı kurallarla işleyen yeni bir gerçeklik katmanını keşfetmeye benziyor. Tam da bu sebeple, bilimin geleceğini şekillendiren kuantum teknolojilerine dair en güncel gelişmeleri paylaşmak için Koç Üniversitesi’nde “Kuantum Teknolojileri ve İnovasyon Geleceği Zirvesi” gerçekleştirildi.
Zirvede, kuantum hesaplama, haberleşme, algılama ve metroloji gibi alanlarda çalışan bilim insanları, kamu ve sanayi temsilcileri, ulusal ve uluslararası paydaşlar bir araya geldi. Bu yönden, kuantumun tüm ana alanlarını kapsayan, farklı paydaşları bir araya getiren Türkiye’de ilk etkinliklerden biri oldu. Katılımcılar, kuantum hesaplama, kuantum iletişimi ve kriptoloji, kuantum sensörler ve metroloji alanlarındaki en güncel gelişmeleri ele aldı.
Ayrıca, önde gelen uluslararası dergi editörlerinin, kuantum araştırmalarının bilim gazeteciliğini nasıl şekillendirdiğine dair tartıştığı özel bir oturum da yapıldı.
Kuantum yalnızca bir araştırma alanı değil
Zirvede açılış konuşmasını Koç Üniversitesi Rektörü Prof. Dr. Metin Sitti yaptı. Kuantum araştırmalarının giderek daha çok önem kazandığını söyleyen Sitti şöyle konuştu: “Bildiğiniz gibi, bu yıl Nobel Fizik Ödülü kuantum mekaniği araştırmalarına verildi. Dolayısıyla dünyanın birçok yerinde bu önemli alana dair kutlamalar yapılıyor. Bu tür etkinlikler, bir araya gelip en güncel gelişmeleri görmek, neler olduğunu tartışmak, nereye gidebileceğimizi ve üniversitemiz ile Türkiye’nin bu önemli araştırma alanında kendini nasıl konumlandırabileceğini değerlendirmek açısından çok değerli.
Koç Üniversitesi olarak kuantum bilimini yalnızca bir araştırma alanı değil, ‘fiziğin dili ile mümkün olanın sınırları’ arasında bir köprü olarak görüyoruz. Bu zirve, üniversitemizin bilginin sınırlarını zorlayan, disiplinlerarası ve küresel ölçekte etkili araştırmalar konusunda kararlılığını yansıtıyor. Amacımız, Türkiye’yi kuantum biliminde bölgesel bir lider, Koç Üniversitesi’ni ise bu alanda ulusal bir merkez haline getirmek”
Konuşmasının devamında, Sitti kuantum teknolojilerinin sadece teoriden ibaret olmadığını vurguladı: “Bugüne kadar yapay zeka, sağlık teknolojileri ve üniversitemizin güçlü olduğu birçok başka alanı da ele aldık. Fizik bölümümüz ve mühendislik fakültemiz sayesinde kampüsümüzde kuantum teknolojileri üzerine çalışan çok değerli araştırmacılarımız var. Bildiğiniz gibi, kuantum teknolojileri artık yalnızca teoriden ibaret değil; iletişim, hesaplama ve algılama gibi alanlarda giderek daha fazla teknolojik uygulama ortaya çıkıyor.”
Güçlü iş birlikleri
Sitti’nin ardından sözü alan Koç Üniversitesi Fizik Bölümü Öğretim Üyesi, moleküler ve optik fizik, fotonik, atomik, kuantum optiği üzerine çalışmalar yapan Prof. Dr. Özgür Müstecaplıoğlu Koç Üniversitesi’nde yaptıkları uygulamalardan örnekler verdi: “Üniversitemizde çok iyi bir akadamik kadromuz var. Fotoniğe, tek foton kaynaklarına, foton algılamaya yönelik deneyler yapan laboratuvarlarımız mevcut. Çok güçlü lazer ve fotonik gruplarına, gelişmiş deneysel tesislere sahibiz.
Yani kuantum fiziği alanında hem teorik hem de deneysel olarak güçlü bir altyapımız mevcut. Bu gruplar arasında güçlü bir işbirliği yürütüyoruz; endüstri mühendisliği, hibrit sistemler ve kuantum kalibrasyonları üzerinde ortak çalışmalar yapıyoruz.
Öte yandan, bilim fakültemizde tarım ve sağlık teknolojileri alanında yeni bir eğitim programı başlattığımızı, teknolojilerin sürdürülebilirlik yönleriyle ilgili içerikleri düzenli olarak güncellemek üzere bir sürdürülebilirlik ofisi kurduğumuzu, yaz okullarında gençleri ağırladığımızı paylaşmak isterim. Bunlar gibi birçok farklı uygulamamız bulunuyor.”
Kimse net cevap veremez
Kuantum optiği alanında uluslararası düzeyde tanınan, Almanya’daki Max Planck Işık Bilimi Enstitüsü Direktör Emeritus’u Prof. Dr. Gerd Leuchs, özellikle fizikle yakın bir ilişkide olmayan kişiler için “Kuantumu bu kadar özel kılan ne?”sorusunu tartıştı: “Fizikte yaptığımız şey doğayı gözlemlemektir. Gözlemlediğimiz olayları, onları bazı temel ilkelere indirgemeye çalışarak açıklarız. Örneğin, kütle çekimi veya elektriksel yükler arasındaki kuvveti açıklayan Coulomb yasası gibi.
Kuantum fiziğinde ise karşımıza yeni bir temel yasa çıkabilir. Bu temel ilkeler, daha alt düzeyde başka bir şeyden türetilemez, yani sorgulayabileceğimiz noktanın bir sınırı vardır. Örneğin yıldızların hareketine bakarsanız, tüm bunlar kütle çekimi yasasına kadar indirgenebilir. Ancak ‘Peki neden böyle bir kütle çekimi yasası var?’ diye sorduğunuzda, kimse size kesin bir cevap veremez.”
Parçacıklar da dalga gibi davranır
Kuantumdaki dalga kavramına dikkat çeken Leuchs, şöyle devam etti: “Kuantum fiziğinde, dalga benzeri bir davranış gözlemleriz. Su dalgalarından bildiğimiz sezgisel fikirleri burada da kullanabiliriz. Günlük yaşamda birçok dalga olayı vardır, ancak gözlerimizle doğrudan görebildiğimiz tek dalga türü su dalgaları. Bildiğiniz gibi, dalgalar farklı ortamlarda yayılabilir.
Örneğin cep telefonuyla bir fotoğraf çektiğinizde, dalgaların nasıl yayıldığını göremezsiniz ama ışığın etkisini görürsünüz. Kuantum fiziğine geçtiğimizde, öğrendiğimiz şey şu: Mikroskobik dünyaya indiğimizde, normalde ‘parçacık’ olarak düşündüğümüz şeylerin bile dalga gibi davrandığını görürüz.”
“Bir bilgisayar düşünebilir mi?”
Zirvenin devamında, Leuchs sözü Palermo Üniversitesi ve Queen’s University Belfast’ta görev yapan, kuantum bilgi işleme ve kuantum teknolojileri alanlarında önde gelen fizikçilerden Prof. Dr. Mauro Paternostro’ya bıraktı. Paternostro kuantum bilgi teorisi ve kuantum makine öğrenmesi üzerine çalışmaların temelini bazı örneklerle açıkladı: “Britanyalı bir bilgisayar bilimcisi, Alan Turing bugün ‘kuantum bilgi işlemleri’ ve ‘kuantum bilgisayar bilimi’ dediğimiz alanların temellerini atan kişidir. Turing bir noktada şu soruyu ortaya atmıştır:
‘Bir bilgisayar düşünebilir mi?’ Ardından, Richard Feynman isimli bir başka büyük fizikçi, 1959 yılında yaptığı çok ünlü bir konuşmada doğanın temel işleyişinin klasik fiziğin öngördüğü gibi olmadığını, kuantum düzeyde bambaşka bir dinamik taşıdığını vurgulamıştır. Oxford’da fizikçi ve bilgisayar bilimcisi David Deutsch ise 1985’te şöyle demiştir: ‘Kuantum teorisinin yasalarından yararlanan hesaplama makineleri gerçekte mümkündür.’
İşte tüm bunlar, günümüzde kullandığımız terminolojiyle yapay zeka, makine öğrenimi ve hesaplama arasındaki etkileşimden başlayarak, kuantum mekaniği ile hesaplama arasındaki etkileşime kadar uzanan birçok sorunun kapısını araladı.”
Klasik metroloji yetersiz kalıyor
İspanya’daki Universidad Complutense de Madrid’te ve Almanya’daki Max Planck Işık Bilimi Enstitüsü’nde görev yapan, kuantum optiği ve kuantum bilgi alanlarında uluslararası ölçekte tanınan kuramsal fizikçi Prof. Dr. Luis L. Sánchez-Soto ise kuantum metroloji kavramını anlattı: “Metroloji, ölçüm bilimi demektir. Metroloji enstitülerinin amacı, birimlerin tutarlı biçimde tanımlanması ve karşılaştırılabilir olmasıydı. Fakat zamanla insanlar düşünmeye başladı:
Bir şeyi ölçme kapasitemizin doğal sınırları nereye kadar gider? Aslında metroloji sadece tanım bilimi değil, ölçümün sınırlarını araştıran bir bilim ve hatta sanattır. Peki neden ‘kuantum metroloji’den bahsediyoruz? Çünkü klasik metroloji dediğimiz şey, genellikle teknik gürültü denen etkenlerle sınırlıdır. Mesela, ölçüm cihazındaki kusurlar, kontrol sistemindeki hatalar, lazer dalgalanmaları, yoğunluk gürültüsü, elektronik parazitler…
Tüm bunlar aslında mühendislik iyileştirmeleriyle azaltılabilir. Yani teorik olarak, klasik metrolojide bu tür gürültüleri tamamen ortadan kaldırmanın önünde temel bir fiziksel engel yoktur. Ancak nihayetinde, doğa hakkındaki en temel teorimiz kuantum mekaniğidir. Ve kuantum mekaniği, ölçümde kaçınılmaz belirsizlikler getiren doğal sınırlar koyar. İşte bu yüzden, bir noktadan sonra klasik metroloji yetersiz kalır, çünkü doğanın kendisi bilgiye ulaşmada bir sınır çizer.”
Koordine ve kemik bir kadro
2023’ten beri Cambridge Üniversitesi Cavendish Laboratuvarı Başkanlık görevini yürüten Prof. Dr. Mete Atatüre zirvenin son konuşmacısı oldu. Atatüre, kuantum optiği ve katı hal kuantum sistemleri alanında önde gelen bir isim, Institute of Physics (IoP) ve Optica üyesi olup, IoP Thomas Young Madalyası (2020) ve Koç Üniversitesi Rahmi Koç Bilim Madalyası (2024) gibi prestijli ödüllere de layık görüldü. Atatüre Koç Üniversite’sinin akademi kadrosunun sayıca az fakat kalite olarak yüksek olduğunu belirtti: “Kauntum bilim ve teknolojileri alanında koordineli ve kemik bir kadro var.
Dolayısıyla Türkiye’ye büyük katkıları olacağını düşünüyorum.” Ardından, kuantum teknolojilerinin gerçek dünya uygulamalarına dönüşmesinde nasıl kritik bir rol oynadığını anlattı ve spin-foton etkileşimleri, atomik ölçekteki 2D malzemelerin kuantum cihaz tasarımına sunduğu olanaklara değindi.
