Kuantum Bilgisayarların Yolunu Açan Keşifler Fizik Nobel Ödülü'nü Kazandı

Chip üzerinde kuantum etkilerini gösteren üç öncü onurlandırıldı

7 Ekim 2025'te İsveç Kraliyet Bilimler Akademisi, kuantum mekaniğini atomik alemden çıkarıp makroskobik elektrik devrelerine taşıyan deneyleri için Nobel Fizik Ödülü'nü John Clarke, Michel H. Devoret ve John M. Martinis'e verdi; bu, günümüzün süper iletken kübitlerinin ve modern kuantum hesaplama endüstrisinin büyük bir kısmının temelini oluşturan bir atılımdır. (nobelprize.org)

Bu ödül neden önemli?

Kuantum mekaniği meşhur olduğu üzere atomları, elektronları ve fotonları yönetir. Bir sistemin ne kadar büyük olabileceği ve klasik olarak yasaklanmış durumlar arasında tünelleme yapmak veya ayrık, kuantize enerji seviyelerine sahip olmak gibi gerçek kuantum davranışlarını hâlâ gösterip gösteremeyeceği on yıllardır açık bir soruydu. Nobel komitesi, 1980'lerden kalma bir dizi deneyi tanıdı; bu deneyler, elde tutulabilecek kadar büyük bir elektrik devresinde bu etkileri göstererek kuantum fenomenlerini mühendislik harikası cihazlarda kullanılabilir hale getirme yolunda kararlı bir adım attı. (nobelprize.org)

Ödül sahipleri gerçekte ne yaptı?

Üçlü, süper iletkenler arasına sandviç gibi yerleştirilmiş ince bir yalıtkan katman olan Josephson eklemi etrafında inşa edilen devreler üzerinde ölçümler gerçekleştirdi. Millikelvin sıcaklıklarına soğutulduğunda bu cihazlar, temel olarak kuantum parçacıkları gibi davranan kolektif serbestlik derecelerini —aslında devre değişkenlerini— destekler. Deneyler, devrenin sıfır voltaj durumundan sonlu bir voltaj durumuna tünelleme yapabildiğini ve aynı cihazların mikrodalgaları yalnızca ayrık enerjilerde emerek kuantize seviyeleri ortaya çıkardığını gösterdi. Bu gözlemler, makroskobik elektrik devrelerinin bir zamanlar sadece atomlarla sınırlı olduğu düşünülen aynı kuantum kurallarını sergileyebileceğini kanıtladı. (sciencenews.org)

Laboratuvar merakından kübitlere

Gösterimden uygulamaya olan bu sıçrama, çalışmayı bu kadar sonuç odaklı kılan şeydir. Josephson eklemi deneylerinde yararlanılan aynı fizik, birçok araştırma grubu ve şirket tarafından kullanılan küçük devre tabanlı kuantum bitleri olan süper iletken kübitlerin temelini oluşturur. Süper iletken kübitler, kuantum bilgisini bir devrenin kolektif elektriksel değişkenlerinde kodlar; ayrık enerji seviyeleri oluşturma ve kontrol etme ve hesaplama yapacak kadar uzun süre koherent süperpozisyonları koruma yeteneğine dayanırlar. Kısacası, ödül sahipleri kavramsal bir olasılığı pratik donanım ilkelerine dönüştürdüler. (nobelprize.org)

On yıllar boyu süren yollar

İlk gözlemlerden sonra alan, sürekli iyileştirmelerle evrildi: daha iyi malzemeler, gelişmiş üretim teknikleri ve koherens sürelerini artıran ve iki kübitlik kapıları mümkün kılan dahi devre tasarımları. John Martinis, süper iletken kuantum işlemcilerin pratik geliştirilmesinde merkezi bir figür olarak kaldı ve daha sonra bir kuantum cihazının klasik süper bilgisayarların erişemeyeceği bir görevi yerine getirdiği nokta olan "kuantum avantajını" kanıtlamak için yüksek profilli bir çabaya liderlik etti. Michel Devoret, temel deneyler ile mühendislik ürünü kuantum donanımı arasındaki sınırı zorlamaya devam ederek süper iletken devreleri kontrol etme ve ölçme tekniklerine katkıda bulundu. John Clarke'ın erken dönem hassas deneyleri ve dedektör geliştirmeleri de alanın gidişatını etkiledi. Birlikte, katkıları temel fizikten şu anda ticari geliştirme aşamasındaki teknolojilere kadar uzanmaktadır. (sciencenews.org)

Bugün kuantum hesaplama ne durumda?

Süper iletken kübitler, önde gelen birkaç donanım yaklaşımından biridir. Giderek karmaşıklaşan algoritmaları, düzinelerce kübit genelinde dolanıklığı ve klasik makineler için zor olan hesaplama görevlerinin hedeflenen gösterimlerini kanıtladılar. Yine de önemli engeller devam ediyor: mevcut cihazlar gürültülü, kübit sayılarının kat kat artması gerekiyor ve birçok yararlı uygulamayı güvenilir bir şekilde çalıştırmak için hata düzeltme gerekli olacak. Nobel ödüllü keşifler donanım paradigmasını kurdu, ancak bu donanımı hata toleranslı, genel amaçlı kuantum bilgisayarlara ölçeklendirmek hâlâ devam eden bir mühendislik ve bilimsel zorluktur. (theguardian.com)

Daha geniş etkiler: sensörler, kriptografi ve ötesi

Hesaplamanın ötesinde, bu deneylerden doğan teknikler, temel fizikten tıbbi görüntülemeye kadar uygulamaları olan, örneğin küçük manyetik alanları tespit eden süper iletken cihazlar gibi ultra hassas dedektörler ve sensörler sağladı. Kuantum işlemcilerin yükselişi siber güvenliğe de dikkat çekti: güçlü kuantum makineleri bir gün geleneksel açık anahtarlı şifrelemeyi tehdit edebilir ve kuantuma dirençli kriptografi üzerine küresel çalışmaları hızlandırabilir. Nobel gerekçesinde, ödül sahiplerinin keşiflerinin kuantum kriptografisi, sensörler ve hesaplama için fırsatlar yarattığı açıkça belirtildi. (nobelprize.org)

Ödülün alan hakkında verdiği mesaj

Bir Nobel Ödülü sadece bir keşfi değil, aynı zamanda onun uzun vadeli önemini de tanır. Ödülün makroskobik kuantum tünelleme için verilmesi, temel meraktan teknolojik platforma geçişin —dünya çapındaki laboratuvarlarda ve start-up'larda meyve vermesinin— 20. yüzyılın sonu ve 21. yüzyılın başındaki belirleyici bilimsel gelişmelerden biri olduğunu teyit eder. Karar ayrıca deneysel kontrol ve kriyojenik mühendislikteki ilerlemelerin kuantum biliminde nelerin mümkün olduğunu nasıl yeniden şekillendirdiğini de vurguluyor. (nobelprize.org)

Kalan sorular ve önümüzdeki yol

Nobel tanınırlığına rağmen, alan henüz olgunlaşmaktan çok uzaktır. Temel araştırma alanları arasında koherens sürelerinin iyileştirilmesi, ölçeklenebilir ve verimli hata düzeltme şemalarının tasarlanması, kayıp ve gürültüyü azaltmak için malzeme ve üretimin rafine edilmesi ve kuantum işlemcilerin klasik alternatiflerden ekonomik olarak anlamlı şekillerde daha iyi performans gösterdiği çığır açıcı uygulamalar bulmak yer alıyor. İlerleme hızlanıyor, ancak bir Josephson eklemindeki fiziği yaygın, hata toleranslı kuantum hesaplamaya dönüştürmek akademi, endüstri ve ulusal laboratuvarlar genelinde sürdürülebilir çaba gerektirecektir.

Son düşünceler

2025 Nobel Fizik Ödülü, kuantum mekaniğinin çerçevesini mikroskobik dünya hakkındaki soyut bir teoriden; mühendisliği yapılabilecek, ölçeklenebilecek ve ürün haline getirilebilecek bir teknoloji platformuna dönüştüren bir dizi deneyi kutluyor. Bu değişim —elde tutabileceğiniz devrelerde kuantum tünelleme ve kuantize enerjiyi göstermek— çağdaş kuantum ekosisteminin temel taşlarından biridir. Araştırmacılar bir sonraki mühendislik problemleri setini ele alırken, ödül sahiplerinin çalışmaları kuantum fiziğinin düşünce deneyinden cihaza geçiş öyküsünde temel bir bölüm olarak kalacaktır.