Dünyayı değiştirebilecek makine, bir veri merkezi ile dondurma fabrikasının birleşimini andıran bir odada yer alacak. İçeride, her biri yaklaşık iki metre boyunda ve mutlak sıfırın birkaç derece üzerinde kalmalarını sağlayan sıvı helyuma bağlı yaklaşık 100 paslanmaz çelik kabin bulunacak. Bu kabinlerin içinde yüzlerce çip ve bu çiplerin üzerinde, optik anahtarlar ve ışın ayırıcılardan oluşan bir labirentte uçuşan binlerce ışık parçacığı yer alacak. Her bir fotonun hesabı tutulmak zorunda, çünkü nereye vardığının hassas bir şekilde ölçülmesi, mevcut bilgisayarların çözmesi milyonlarca yıl sürebilecek sorulara yanıt bulunmasına yardımcı olacak.
Tarif edildiği haliyle bu bilgisayar henüz mevcut değil. Bu, 2016 yılında İngiltere'deki üniversitelerden dört fizikçi tarafından kurulan PsiQuantum adlı bir şirketin beyin çocuğu. Benzer fantastik vizyonlara sahip, derin cepli rakiplerle dolu bir alanda şirket, vaadini yerine getiren ilk şirket olmayı hedefliyor.
Fizikçi Richard Feynman'ın 1981'de ilk kez hayal etmesinden bu yana geçen yıllarda kuantum bilgisayarlar, kuantum parçacıklarının özelliklerinden yararlanarak tıbbi araştırmalardan yapay zekaya kadar her şeyi hızlandırma sözü veriyor. Normal bilgisayar bitlerinden farklı olarak, kuantum bitleri aynı anda birden fazla durumda bulunabiliyor. Yeterli sayıda kuantum bitini bir araya getirmek, günümüzün geleneksel makinelerinin erişemeyeceği görevleri yerine getirebilecek bir bilgisayar üretebilir. Ancak bugünün en iyi kuantum prototipleri bile herhangi bir işe yarayamayacak kadar küçük ve hataya açık.
Bu durum, PsiQuantum'ın bilgisayarlarının nihayetinde yapacaklarına dair vaatlerini daha da cesur kılıyor. Şirketin, genellikle ilaçları vücutta parçalayan sitokrom P450 enzimlerinin etkilerini tahmin etme konusundaki umutlarını bir düşünün. İlaç firmaları belirli bir molekül üzerinde nasıl çalışacaklarını daha kesin olarak bilselerdi, daha etkili ilaçları daha hızlı tasarlayabilirlerdi. PsiQuantum'ın kuantum uygulamaları başkan yardımcısı Philipp Ernst, belirli bir ilaç için bunu tahmin etmenin günümüz yöntemleriyle 10 yıldan fazla sürebildiğini, ancak “bunu dört dakikaya indirmeyi hedeflediklerini” söylüyor.
Bu tür iddialarla dolu bir alanda PsiQuantum, iki nedenden ötürü olağandışı bir yatırım ve inceleme çekti: Büyük ve kullanışlı bir makine inşa etmeyi doğrudan hedefleyen birkaç şirketten biri ve sistemlerini mevcut yarı iletken fabrikalarını kullanarak inşa etmek için büyük bir çip üreticisiyle şimdiden çalışıyor. Vizyonu ivme kazandı: Geçtiğimiz yıl PsiQuantum 1 milyar dolar fon topladı ve yerel yönetimlerle ortaklaşa inşa ettiği bir alan için Chicago'da temel kazdı. Ayrıca Avustralya'da, 2027'de faaliyete geçeceğini (yani donanımın hazır olacağını) vaat ettiği ikinci bir alanı daha var. Ve hangi kuantum şirketlerinin başarılı olabileceğini görmek için yapılan yoğun bir hükümet değerlendirme programının üçüncü aşamasına ulaşan (Microsoft ile birlikte) sadece iki şirketten biri.
PsiQuantum'ın söylediklerini yapıp yapmayacağını değerlendirmek, bir ilaç şirketini klinik deney sonuçlarına göre yargılamaktan daha zor: Kuantum hesaplamadaki ilerlemeler kademeli, opak ve dışarıdan doğrulaması zor. Ancak şirket şimdi kanıtlama anına yaklaşıyor; yıllarca süren kapalı kapı çalışmaları ve yüz milyonlarca dolarlık yatırım ya kullanışlı bir kuantum bilgisayarla sonuçlanacak ya da başarısız olacak. Hangisi olduğunu önümüzdeki yıl gibi öğrenmeye başlayabiliriz.
Yeni Bir Makine Türü
PsiQuantum'ın dört kurucusundan biri olan Terry Rudolph, yumuşak sesli ve dağınık saçlı biri. Malavi'de doğdu ve ilk fizik diplomasını aldıktan sonra ünlü fizikçi Erwin Schrödinger'in torunu olduğunu öğrendi. Daha sonra kuantum hesaplamayı gençlere anlatmak için 150 sayfalık bir kitabı kendi yayımladı (PR irtibat kişim bana imzalı bir kopyasını verirken “Bunu gerçekten okuyacağını hiç beklemiyoruz” der gibi göz kırptı, ancak bunun komik ve faydalı bir kitap olduğunu söyleyebilirim).
Rudolph ve kurucu ortakları 2014 civarında, teoride mümkün olduğunu keşfettikleri kuantum atılımlarının gerçek bir makinede de mümkün olabileceğine giderek daha fazla ikna oldular. Sonunda akademik pozisyonlarını bıraktılar ve önlerindeki görevleri bölüştüler: Rudolph teori üzerinde, Mark Thompson mühendislik üzerinde, Pete Shadbolt teknolojiyi ölçeklendirme üzerinde ve Jeremy O'Brien vizyonu ifade etme ve yatırımcı bulma üzerinde çalıştı (O'Brien Şubat ayına kadar CEO olarak görev yaptı; yerini yarı iletken sektörünün kıdemli isimlerinden Victor Peng aldı).
Şirketin inşa ettiği kuantum bilgisayarın neden büyük bir olay olacağını anlamak için, modern bilimin ne kadarının belirsiz kaldığını bir düşünün. Örneğin, hangi lityum-iyon pilin alev alacağını veya kritik bir uçak bileşeninin ne kadar hızlı korozyona uğrayacağını güvenilir bir şekilde tahmin edemiyoruz.
Bunun nedeni yalnızca bu sistemlerin karmaşık olması değil, aynı zamanda özünde kuantum mekaniği tarafından yönetilmeleridir. Atom altı parçacıklar iyi tanımlanmış özelliklere sahip değildir; bunun yerine birçok olasılığa yayılmış kuantum durumlarını işgal ederler. Bu da bir dizi atomik ve moleküler davranışı etkiler. Schrödinger (Rudolph'un büyükbabası, hatırlayın) bu bulanıklığı matematiksel olarak tam bir yüzyıl önce nasıl tanımlayacağını göstermişti, ancak gerçek dünya sistemleri üzerinde hesaplamaları hassas bir şekilde yürütmek en iyi bilgisayarlar için bile hızla imkansız hale geliyor. Bilim insanları bu boşluğu yaklaşımlar, kusurlu simülasyonlar veya hayvanlar üzerinde deneyler yaparak kapatıyor.
PsiQuantum kurucu ortağı ve baş bilim sorumlusu Pete Shadbolt (solda) ve şirketin ışık parçacıklarını yönlendirmek için mükemmel özelliklere sahip olan kendi baryum titanatını üretmek için inşa ettiği makineler (sağda).
Feynman, David Deutsch ve 1980'lerdeki diğer fizikçiler daha iyisini yapıp yapamayacağımızı merak ettiler. Belki de bu tür bir karmaşıklık, yeni bir makine türü kullanılarak modellenebilirdi. Yalnızca açık veya kapalı olabilen transistörler kullanmak yerine, bu makine kuantum durumlarında tutulan parçacıkları kullanacak, hesaplamalar yapmak için onları manipüle edecek ve bir cevap için sonunda onları ölçecekti. Kuantum sistemlerini simüle etmek için kuantum sistemlerini kullanmak, ilk kez doğrudan gerçekliği yansıtan bir fizik ve kimya simülasyonuna izin verecekti. Yeni ilaçlar, malzemeler veya kuantum mekaniğinden etkilenen herhangi bir şey tasarlamak için paha biçilmez bir araç olurdu. Yani devrim niteliğinde.
Rudolph bana, insanlığın doğanın nasıl işlediğini anlamadaki sıçramalarının genellikle güçlü yeni araçların icadıyla sonuçlandığını söyledi. “Sanayi Devrimi'nin Newton mekaniğinin yasalarını, termodinamiğin yasalarını,... klasik elektromanyetizmanın yasalarını hesaplama ve simüle etme yeteneğimizle aynı zamana denk gelmesinin tesadüf olduğunu düşünmüyorum” diyor. “Hesaplama, simüle etme ve şeyleri anlama konusunda daha fazla güce sahip olduğumuzda, bundan inanılmaz makineler inşa ediyoruz.” Kuantum bilgisayarlarla da benzer bir şeyin geleceğini görüyor.
