Katılımcıların Girişi

Açılış

Ulusal Kuantum Girişimleri

• Zafer Gedik (Sabancı Üniversitesi)

Kuantum teknolojilerindeki hızlı ilerleyişe paralel olarak birçok ülkede yeni araştırma ve geliştirme programları, ulusal kuantum girişimleri oluşturulmaktadır. Bu konuşmada, Türkiye’de benzer bir girişimin başlatılması için temel bilimler ve mühendislik alanları arasında olası işbirliklerine değinilecektir. ---- Konuşmacı: Zafer Gedik, 1984 yılında Ankara Fen Lisesi, 1987 yılındaysa Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fizik Bölümü'nden mezun oldu. Bilkent Üniversitesi Fizik Bölümü'nde, 1989 yılında Yüksek Lisans, ardından 1992’de Doktora çalışmasını tamamladı. İsviçre'deki IBM Zürih Araştırma Laboratuvarı'nda misafir bilim insanı ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Johns Hopkins Üniversitesi'nde ziyaretçi öğretim üyesi olan Dr. Gedik'in çalışmalarını gerçekleştirdiği yerler arasında, İtalya'daki Uluslarası Teorik Fizik Merkezi (Trieste), Sibernetik Enstitüsü (Napoli) ve ABD Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (Gaithersburgh) de bulunmaktadır. 1996 yılı TÜBİTAK Teşvik Ödülü, 1998 yılı Fransız Bilimler Akademisi Scientia Europaea Ödülü, 2001 yılı ODTÜ Prof. Dr. Mustafa N. Parlar Eğitim ve Araştırma Vakfı, Araştırma Teşvik Ödülü, 2002 yılı TÜBA Seçkin Genç Bilimci Ödülü sahibi olan Dr. Gedik, 1 Eylül 2002 tarihinden beri Sabancı Üniversitesi'nde görev yapmaktadır. Nature Scientific Reports ve Frontiers in Quantum Science and Technology dergilerinde editörlük yanında, Avrupa Birliği Quantum Community Network (QCN) ağında Türkiye’yi temsil görevini sürdürmektedir. Dr. Gedik kuantum enformasyon kuramı, kuantum hesaplama ve kuantum mekaniğinin temelleri üzerine araştırmalar yapmaktadır.

Çağrılı Konuşma - Kuantum Teknolojileri ve Gelecek

• Özgür Esat Müstecaplıoğlu (Koç Üniversitesi, Temel Bilimler Araştırma Enstitüsü (TBAE))

Bilgisayar, haberleşme, algılama ve benzetim teknolojilerinde kuantum sistemlerinden istifade etmek klasik yöntemlere nazaran olağanüstü avantajlar getirmektedir. Halihazırda deneysel olarak da ispatlanmış olan ve kısmen de ticarileşmeye başlayan bu alanlara ek olarak enerji, ısı ve mekanik konularında da yeni kuantum teknoloji atılımları mevcuttur. Konuşmamızda kısaca kuantum teknolojilerinin dayandığı temel kuantum prensiplerini, endüstriyel devrimlerle termodinamik ve kuantum teknolojileri arasındaki ilişkileri, yeni ve eski nesil kuantum teknolojilerinin birbirinden farklarını kısaca tanıttıktan sonra tranzistörden, kuantum bilgisayara, mazerden kuantum Otto makinesine kadar geniş bir yelpazede yer alan kuantum teknolojilerinin yakın gelecekteki sosyal, ekonomik ve akademik değişim potansiyellerini tartışacağız. Kuantum teknolojilerinin gelecekteki olası etkilerini gerek evrensel gerekse ülkemiz açısından gerçekçi bir perspektifte ele almaya çalışacağız. ----- Konuşmacı: Özgür E. Müstecaplıoğlu, doktora derecesini 1999 yılında Prof. A. Shumovsky danışmanlığında Bilkent Üniversitesi'nden aldı. 1998'de Toronto Üniversitesi'nde Prof. S. John'un Photonic Band Gap grubunda misafir araştırma öğrencisiydi. 1999-2002 yıllarında Atlanta’da GeorgiaTech Ultracold Atoms grubunda doktora sonrası araştırmacı olarak çalıştı. 2002 yılında Koç Üniversitesi’ne Yardımcı Doçent olarak katıldı ve 2012 yılında Tam Profesör oldu. 2013 yılında Türkiye Bilim Akademisi Derneği'ne üye olarak seçildi. Mustafa Parlar Araştırma Ödülü (2009), TÜBİTAK Araştırma Teşvik Ödülü (2007) ve Türkiye Bilim Akademisi Genç Bilim İnsanı Ödülü (2004) gibi ulusal araştırma ödüllerini kazandı. 2012'de American Physical Society'nin Seçkin Hakemleri arasına seçildi. Queen's University Belfast (2016), Princeton University (2014) ve ETHZ'de (2010) misafir akademik pozisyonlarda bulundu. Plazmonik, nanofotonik ve kuantum optiği, ultra soğuk atomlar, kuantum bilgisi ve teknolojileri, kuantum termodinamiği, optomekanik ve yarı iletkenlerin optik özellikleri dahil olmak üzere çok çeşitli alanlara araştırmalarıyla katkıda bulunmuş, bu alanlarda Koç Üniversitesinde kurmuş olduğu QuEST (Quantum Enabling System Technologies) grubu bünyesinde çok sayıda öğrenci yetiştirmiştir. Atomik Kuantum Teknolojiler ve Uzay için Kuantum Teknolojiler konulu iki EU COST aksiyonunda Türkiye temsilcisi olarak da yer almış Prof. Müstecaplıoğlu’nun çalışmaları TÜBİTAK başta olmak üzere Royal Society ve EU tarafından da desteklenmektedir. Prof. Müstecaplıoğlu1995'ten bu yana 150'den fazla yayının yazarlığını veya ortak yazarlığını yapmış ve 2500'den fazla atıf almıştır.

Fotonik Rezervuar/Nöromorfik Hesaplama

• Emre Yüce (Orta Doğu Teknik Üniversitesi)

Fotonik hesaplama yöntemleri ışık hızında ve paralel olarak hesaplama yapma imkanı sunmaktadırlar. Bu olağanüstü avantajları kullanarak fotonik hesaplama ile günümüz süper bilgisayarlarından 1014 kat daha hızlı hesap yapmak mümkün olmaktadır [1]. Boson örnekleme temelli bu yaklaşımın en önemli avantajlarından biri oda sıcaklığında çalışabiliyor olması ve entegre optik devreler ile yüksek kübitlere çıkmaya imkân tanımasıdır. Fotonik hesaplama alanında heyecan verici gelişmelerden bir diğeri ise bir rezervuar içerisinde (çok modlu bir ortam) klasik bir bilgisayara kıyasla 100 kat daha hızlı işlem yapılabileceği olmuştur [2]. Bu yönde yapılan çalışmalarda kompleks bir fotonik ağ üretmek yerine çok modlu bir ortama, fotonik ağ işlevi kazandırılarak Fotonik hesaplama avantajı gösterilmiştir. Yakın zamanda optik hesaplama ile kırınım optik elemanların optimizasyonunu gerçekleştirmiş ve optik sınıflandırma işlemlerini yapmış bulunuyoruz [3, 4] . Bu konuşmadan Fotonik hesaplama alanındaki bu gelişmelerden ve bu yönde elde ettiğimiz deneysel sonuçlardan bahsedeceğim. Referanslar: 1. Zhong, H.-S., et al., Quantum computational advantage using photons. Science, 2020. 370(6523): p. 1460-1463. 2. Dong, J., et al., Optical Reservoir Computing Using Multiple Light Scattering for Chaotic Systems Prediction. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 2020. 26(1): p. 1-12. 3. Gün, B.N. and E. Yüce, Wavefront shaping assisted design of spectral splitters and solar concentrators. Scientific Reports, 2021. 11(1): p. 2825. 4. Yolalmaz, A. and E. Yüce, Spectral splitting and concentration of broadband light using neural networks. APL Photonics, 2021. 6(4): p. 046101. --- Konuşmacı: Dr. Emre Yüce, 2007 yıllında ODTÜ Fizik Bölümü’nde Lisans derecesini tamamladıktan sonra Koç Üniversitesi’nde “Silisyum Mikrokürelerin Elekto-optik Modülasyonu” üzerine çalışmış ve 2009 yılında Fizik Yüksek Lisans derecesini elde etmiştir. 2009 Yılında Asmterdam’da bulunan AMOLF araştırma enstitüsünde doktora çalışmalarına başlamış ve 2013 yılında “Mikrokovukların Tamamen Optik Anahtarlanması” başlıklı çalışması ile Twente Üniversitesi’nden doktora derecesini elde etmiştir. 2013-2016 yılları arasında Hollanda, MESA+ Nanoteknoloji enstitüsünde fotonik kristallerin ve kuantum noktaların holografik kontrolü üzerine çalışmıştır. Dr. Yüce, Ocak 2016’da ODTÜ Fizik bölümünde göreve başlamış ve Programlanabilir Fotonik Araştırma Grubu’nu kurmuştur. Optik iletişim, Fotonik hesaplama, Optik anahtarlama ve Ultra-hızlı optik başlıca araştırma alanlarıdır.

Önbilgi Sahibi Olunan Kümelerde Kuantum Arama

• Umut Çalıkyılmaz (Orta Doğu Teknik Üniversitesi)

Kuantum arama algoritması, arama probleminin karmaşıklığını önemli ölçüde düşürerek bu alanda devrim yarattı. Ancak bu algoritma problemi logaritmik zamanda çözmeyi başaramadığı için, bu algoritmayı kullanarak büyük kümeleri aramak hala önemli ölçüde zaman gerektiriyor. Bu problemi çözmek için gereken sürenin mertebesinin daha fazla azaltılamayacağı kanıtlandı, ama bir sabit sayı ölçüsünde geliştirme yapmak hala mümkün. Bazı bilim insanları geçmişte bu hedefi gerçekleştirmek için çabaladı ve bazı geliştirmeler yapmayı başardı. Bu çalışmadaki amacımız da olasılık dağılımı bilinen kümelerde arama süresini azaltacak çeşitli yöntemler geliştirmekti. Beklendiği gibi, bu tarz problemlerin karmaşıklığını sabit sayı ölçüsünde azaltmanın mümkün olduğunu gösterdik. Bunu başarmak için kuantum arama algoritmasında standart olarak kullanılan başlangıc ̧ kuantum vektörü yerine çeşitli başka kuantum vektörlerinden faydalandık. ----- Konuşmacı: Umut Çalıkyılmaz, 2018 yılında Orta Doğu Teknik Üniversitesi Endüstri Mühendisliği Bölümü'nden mezun olmuştur. Lisans eğitimi sırasında ODTÜ Fizik Bölümü'nde yandal yapmıştır ve lisans eğitimi sonrasında ODTÜ Fizik Bölümü'nde yüksek lisans yapmıştır. ODTÜ Fizik Bölümü'nde yaptığı yüksek lisans sırasında kuantum bilgi teorisi üzerine çalışmalar yapıp kuantum arama algoritması ile ilgili tezini 2021 yılında tamamlamıştır. Şu anda ODTÜ Fizik Bölümü'nde doktora programına devam etmektedir.

Uzun Mesafe Kuantum Haberleşme: Gereklilikler, Problem ve Çözümler

• Mustafa Gündoğan (Berlin Humboldt Üniversitesi)

Bu konuşmada uzun mesafe kuantum haberleşme sistemlerinin gerçekleştirilmesi önündeki engelleri sıraladıktan sonra bu problem için öne sürülen çeşitli çözümlerden bahsedeceğim. Bunları üçe ayırmak mümkün olabilir: i) kuantum röleler ile decoy state kuantum haberleşme; ii) kuantum hafızalar yardımı ile kurulacak olan kuantum tekrarlayıcı sistemleri ve iii) uydu tabanlı, serbest uzay kuantum haberleşme sistemleri. Bunların avantaj ve dezavantajlarından ve hangi coğrafyalarda ve mesafelerde uygun olduğunu özetledikten sonra kendi önerdiğimiz uzay tabanlı kuantum tekrarlayıcı sistemini sunacağım. ---- Konuşmacı: Nisan 2019 – : Marie Curie bursiyeri ve takım lideri, Fizik Bölümü, Berlin Humboldt Üniversitesi Kasım 2015-Mart 2019: Doktora sonrası araştırmacı, Cavendish Laboratuvarı, Cambridge Üniversitesi Eylül 2010 – Ekim 2015: Doktora öğrencisi, ICFO – The Institute of Photonic Sciences, Barcelona Eylül 2008 – Ağustos 2010: Fizik yüksek lisans, Koç Üniversitesi Eylül 204 – Haziran 2008: Fizik lisans, Bilkent Üniversitesi

Fotonik Tümleşik Devreler ile Kuantum Hesaplamada Sorunlar, Çözümler ve Ölçeklenebilir Mimariler

• Mehmet Cengiz Onbaşlı (Koç Üniversitesi)

Fotonik teknolojiler, görünür bölgedeki yüksek enerjili fotonları (THz) kullandıkları için oda sıcaklığındaki termal gürültüye karşı dayanıklıdır. Bu nedenle süperiletken mikrodalga, SiGe kuantum noktacık spin ve tuzaklanmış iyon gibi diğer kuantum teknolojilerine göre daha avantajlıdır. Fotonik tümleşik devrelerin MPW (çok projeli alttaş) üretim hatlarında teknolojisi oturmuş aygıtlar (örneğin modülatör, dedektör, dalgakılavuzu, eşleyiciler, interferometreler ve diğer optimize elemanlar) ile üretilebilmeleri hem kuantum hem de klasik hesaplama için olağanüstü fırsatlar sunmaya başlamıştır. Bunun neticesinde QuiX ve Xanadu gibi çeşitli kuantum girişimleri ortaya çıkmıştır. Ancak ölçeklenebilir kuantum mimarileri için mikrodalga elektronik sinyal-spin-fotonlar arası dönüşüm yapabilecek yüksek verimli aygıtların geliştirilmesi (quantum transduction), fotonik paketleme teknolojisinin ilerletilmesi, yüksek kuantum kalitede (quantum coherence) tek foton kaynakları ve dedektörlerinin geliştirilmesi, aygıtların senkronize çalıştırılması ve bunların çeşitli ölçeklenebilir 2 kubitli mantık devreleri ve ardışık dizileriyle birlikte uygulanması gerekmektedir. Devamında donanım katmanının üstüne kuantum hata düzeltme algoritmaları ile ölçeklenebilecek şekilde devre mimarileri hâlinde hazırlanmaları gerekmektedir. Bu konuşmada, öncelikle bu alandaki gelişmeler özetlenerek fotonik tümleşik devre teknolojilerinin sunduğu fırsat ve tasarım gereklilikleri anlatılacaktır. İkinci aşamada, tümleşik kuantum hesaplama yapılabilmesi için gerekli çeşitli mimari ve bileşen ihtiyaçları detaylı değerlendirilecektir. Son olarak bu alanda geliştirilen ölçeklenebilir donanım mimarisi ve buna uygun algoritmalar konuşmacının çalışmalarından örneklerle sunulacaktır. ---- Konuşmacı: Mehmet Cengiz Onbaşlı Koç Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü'nde doktor öğretim üyesi olarak görev yapmaktadır. Aynı zamanda TÜBİTAK Ulusal Metroloji Enstitüsü Kuantum Metroloji Laboratuvarında yarı zamanlı Uzman Araştırmacı ve danışman akademisyendir. Araştırma alanları fotonik ve spin temelli kuantum malzemelerin yüksek kalitede MBE veya PLD epitaksisi ve karakterizasyonu, yeni spin iletim mekanizlarının tespiti ve aygıtların tasarlanıp test edilmesine yöneliktir. Laboratuvarında kuramsal, modelleme ve de deneysel çalışmalar yapmaktadır. Ayrıca D-Wave'in kuantum bilgisayarlarını kullanarak kuantum optimizasyon algoritmaları geliştirmektedir. Lisans ve doktora derecelerini sırasıyla Bilkent Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği ve Massachusetts Institute of Technology Malzeme Bilimi ve Mühendisliği bölümlerinden 2010 ve 2015'te almıştır. Başta Science, Nature Materials, Nature Electronics gibi öncü dergiler olmak üzere yüze yakın konferans ve hakemli dergi makalesi yayınlanmıştır. Çeşitli kuantum malzeme ve aygıtlar konusundaki çalışmaları BAGEP, TÜBA-GEBİP, ERC Starting Grant, TÜBİTAK vb. gibi ödül ve fonlar ile desteklenmiştir. Optica (eski adıyla Optical Society of America) kıdemli üyesidir.

Nötral Atom Tabanlı Kuantum Hesaplama

• Kadir Durak (Özyeğin Üniversitesi)

Kuantum bilgisayarlarının (KB) geliştirilmesinde bir çok farklı yöntem bulunmakta olup, her yöntemin kendine özgü avantaj ve zorlukları bulunmaktadır. Bu konuşmada nötral atomlar kullanılarak geliştirilecek bir KB’de tek atom tek foton etkileşimlerinin güçlendirilmesi konusu ele alınacaktır. Ayrıca atomların dolanık fotonlar aracılığıyla bir kuantum internette dağılımlı hesaplama için kullanılmasındaki gereksinimler ve bu yolda mevcut durumda gerçekleştirilenler anlatılacaktır. Kuantum internet için dolanıklık tabanlı kuantum anahtar dağıtımı ağlarının kullanımı mümkündür. Bu ağlar kriptografik olarak güvenli olsalar da yan kanal saldırılarına karşı savunmasız kalabilmektedirler. Kuantum anahtar dağıtımındaki en zayıf nokta olan foton dedektörleri güvenlik açıklarına karşı modifiye edilmelidir. Bu kapsamda dolanıklık tabanlı ağların güvenliği açısından biri yakın zamanda geliştirilen ve biri henüz geliştirilmekte olan iki yeni yan kanal saldırı metodunun detayları anlatılacaktır. ------ Konuşmacı: Kadir Durak lisans derecesini 2009 yılında Orta Doğu Teknik Üniversitesi fizik bölümünden alıp, aynı yıl Singapur Ulusal Üniversitesi’nde doktoraya başlamıştır. Doktorasını 2015 yılında kavite kuantum elektrodinamiği ile tek atom tek foton etkileşimlerinin güçlendirilmesi konusunda aldıktan sonra iki yıl Kuantum Teknolojileri Merkezi’nde bir küp uydu aracılığıyla uzaydan-dünyaya kuantum haberleşme üzerine çalışan araştırma grubunda takım lideri olarak görev yapmıştır. Bu çalışmada ekibi ile birlikte 2016 yılında ik defa uzaydaki (düşük dünya yörüngesinde) kuantum deneyini gerçekleştirmiştir. Dr. Durak'in araştırmaları kuantum haberleşme, fotonik, kuantum enformasyon ve algılama alanları üzerine yoğunlaşmıştır. Özyeğin Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği’nde yürüttüğü akademik çalışmalarının yanı sıra Qubitrium isimli kuantum teknolojileri firmasının kurucusudur.

Gürültülü Bölgede Kuantum Hesaplama

• Deniz Türkpençe (İstanbul Teknik Üniversitesi)

Kuantum mekaniğinin klasik karşılığı olmayan, sezgiye ters ve 'tartışmalı' olarak nitelendirilen birtakım özelliklerinin uzun yıllar boyu süren teorik ve deneysel sınamalardan başarıyla geçtiği kabul edilen 1980'lerin başları aynı zamanda kuantum mekanik ilkelerle çalışan kuantum bilgisayar fikirlerinin ortaya atıldığı döneme denk gelmektedir. Shor algoritması gibi bazı kuantum algoritmaların, belirli problemleri klasik bilgisayarlara göre son derece hızlı çözülebilecek karmaşıklık sınıflarına indirgeyebileceğinin ve dolayısıyla olası güvenlik boyutlarına etkilerinin keşfedilmesi konuya yönelik ilgiyi doruk noktasına çıkarmıştır. Günümüzde sadece kuantum bilgisayarları değil, aynı zamanda kuantum güvenli haberleşme, kuantum simülasyon, kuantum algılama, kuantum metroloji ve benzeri pek çok alanda yeni nesil kuantum teknolojilerinin çerçevesini oluşturan araştırmalar yapılmaktadır. Yapılan çalışmalar teorik protokol ve algoritmaların geliştirilmesinin yanı sıra bu algoritmaların çalışabileceği donanımların inşa edilmesi çabasını kapsamaktadır. Mevcut teknolojik durum, gerçekçi bir kuantum donanımın kuantum gürültüsü etkisinde olup algoritmaların hatalı sonuçlar vermesine neden olan 'Gürültülü ara ölçekli kuantum' (NISQ) hesaplama olarak adlandırılmaktadır. Konuşmamda genel anlamda açık kuantum sistemlerin genel özelliklerinin kısaca ele alarak hata baskılama ve hata-töleranslı kuantum hesaplama yöntemlerine değinilecektir. Konuşmada ayrıca NISQ-bölgesinde literatüre yeni eklenmiş metriklerden söz edilerek oda sıcaklığı kuantum donanım alternatiflerine kısaca değinilecektir. ----- Konuşmacı: Deniz Türkpençe 2013'te Ondokuz Mayıs Üniversitesi Fizik-Doktora derecesini elde etti. Mart 2010’da Doktora tezi ile ilgili yurtdışında deneysel araştırma ve inceleme yapmak üzere YÖK bursu ile Dortmund Teknik Üniversitesi’nde 1 yıl araştırmacı olarak çalıştı. 2014-2016'da Koç Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı olarak çalıştı ve uluslararası bir projede görev aldı. 2017-2018'de İstanbul Teknik Üniversitesi'nde doktora sonrası araştırmacı olarak çalıştı. Mart 2018’de İstanbul Teknik Üniversitesi Elektrik Mühendisliği Bölümünde Öğretim Görevlisi olarak göreve başladı. Kasım 2019’da Üniversitelerarası kurul Doçent unvanı aldı. Deniz Türkpençe halen İstanbul Teknik Üniversitesi'nde görev yapmakta, bir Yüksek Lisans ve bir doktora sonrası araştırmacı bursiyerin çalıştığı bir TÜBİTAK kariyer projesinin ve ayrıca İTÜ Elektrik-Elektronik Fk. Kuantum sistemler ve Siber Güvenlik Laboratuvarının yürütücülüğünü yapmaktadır.

PANEL - Türkiye’de Kuantum Teknolojileri ve Yetkinlikler Moderatörler: Zafer Gedik (Sabancı Üniversitesi - İstanbul) Yusuf Karlı (Innsbruck Üniversitesi - Avusturya) ----- Panelistler: Mehmet Çelik (TÜBİTAK UME) Kadir Durak (Özyeğin Üniversitesi, Qubitrium) Onur Pusuluk (Koç Üniversitesi) Bulat Rameev (Gebze Teknik Üniversitesi) Cem Say (Boğaziçi Üniversitesi) Zeki Seskir (KIT - Institute for Technology Assessment and Systems Analysis ) Mehmet Emre Taşgın (Hacettepe Üniversitesi)

Atom-Foton Arayüzleri Ile Ölçeklenebilir ve Ağ-Erişimli Kuantum Bilgisayarlar

• Erhan Sağlamyürek (Alberta Üniversitesi)

Kuantum bilgisayarı, klasik bilgi hesaplama araçları ile çözümü zor veya imkansız olan bazı problemleri çözebilme kapasitesini vaad eden yeni bir teknolojidir. Bu alanda, özellikle son 10 yıl içerisindeki hızlı ilerleme, çeşitli fiziksel platformların kullanımı ile 100 civarinda (kuantum bit) kubit içeren proto-tip kuantum bilgisayarların geliştirilmesine yol açmıştır. Öte yandan, klasik bilgisayarlar karşısında üstünlük sağlanabilecek pratik problemler için, kuantum bilgisayarlar milyon mertebesinde kubite ihtiyaç duymaktadır ki böyle ölçekteki kuantum işlemcilerin gerçekleştirilebilmesi bu teknolojinin karşısındaki en buyuk zorluklardan birisidir. Bunun yanı sıra, günümüz internet mimarisine benzer şekilde, kuantum bilgisayar ağlarının kurulmasi gelecekteki bir başka önemli gereksinimdir. Bu tür ağların gerçekleştirilebilmesi, optik foton ve kuantum işlemciler arasinda arayüzler ile mümkün olabilir. Fakat bu arayuzlerin geliştirilmesi de başlı başına diğer bir zorluktur. Sunumumda, kuantum bilgisayarlarının önündeki bu iki teknolojik probleme değindikten sonra, atom-foton arayüzleri ve kuantum iletişim tekniklerinin bu problemlere getirebileceği potensiyel çözümlerden bahsedeceğim. Özellikle, kuantum hesaplamanın en esas ilkesi olan kuantum dolanıklıklığın, foton ve atomlar arasında teşkil edilmesi, depolanması, ve nihai olarak kısa ya da uzak mesafalere dağıtılabilmesi ile hem gereksinim duyulan kubit sayisinin azaltilmasi [1] hem de modül-tabanlı ölçeklenebilir kuantum işlemcilerinin geliştirilmesi üzerinde duracağım [2]. Calgary ve Alberta üniversitelerinde bu yönde başlatmış olduğumuz deneysel çalışmaların ışığında, ölçeklenebilir ve ağ-erişimli kuantum işlemciler için uygun olan foton-atom arayüzlerinden, özellikle soğuk-atom tabanlı [3] ve kristallere katkılanmış atomik iyon tabanlı [4] sistemlerden bahsedip, yakın gelecekte yürüteceğimiz araştırmalara dair kısa bir güncelleme ile konuşmamı bitereceğim. 1. E. Gouzien and N. Sangouard, Phys. Rev. Lett. 127, 140503 (2021) 2. C. Monroe et al, Phys. Rev. A 89, 022317 (2014) 3. E. Saglamyurek et al, Nature Photon. 12, 774–782 (2018) 4. E. Saglamyurek et al, Nature 469, 512–515 (2011) ---- Konuşmacı: Lisans ve yüksek lisans eğitimlerimi 1995-2003 de Hacettepe Universitesinde tamamladım. 2005-2006 arasında, kuantum bilgi teknolojilerine duydugum ilgi uzerine, Viyana Universitesinde Prof. Anton Zeilinger’in laboratuarina katılıp, 6 ay kadar teknik eleman statusunde kuantum sifreli haberlesme sistemleri uzerinde calistim . 2007 senesinde Kanadadaki Calgary Universitesinden doktora icin kabul alarak, Prof. Wolfgang Tittel’in arastirma grubuna katildim. Doktora tezimi “Uzun mesafeli kuantum haberlesme icin kuantum bellek cihazinin gelistirilmesi” uzerine yapip, 2013 yilinda mezun oldum. Ayni grupta, yaklasik 2.5 sene kadar doktora-sonrasi arastirmacisi olarak bulunup, fiber-tabanli kuantum haberlesme ile uyumlu atom-sistemlerinin gelistirilmesi uzerinde calistim. 2015-2020 yillari arasinda, Alberta Universitesinde Prof. Lindsay LeBlanc’in grubunda doktora sonrasi arastirmacisi olarak gorev yaptım ve burada laserle sogutulmus atomlar ve Bose-Einstein yogunlasmasi ile kuantum optik deneylerine katkida bulundum. 2020 yilindan itibaren, hem Calgary Universitesi hem de Alberta Universitesinde arastirma koordinatoru olarak, kuantum teknolojlerinin gerceklestirilmesine yonelik cesitli projeleri yurutmekteyim. Yaklasik 15 senelik kuantum bilgi alani ile ilgili kariyerimde pek cok deneysel calismalara katilmis olup, ilk kez atomlar ve tek-foton arasinda kuantum dolanikligin gozlenmesi gibi onemli deneylerin gerceklestirilmesine imza attim.

Kuantum ve Yüksek Başarımlı Hesaplama

• Murat Manguoğlu (Orta Doğu Teknik Üniversitesi)

Kuantum işlemcilerin donanımsal uygulamalarının da yaygınlaşmaya başlamasıyla birlikte gelecekte ortaya çıkması muhtemel mimarilere uygun algoritmalar geliştirmek de kaçınılmaz olacaktır. Bir kuantum işlemcide kübit sayısını artırmanın zorluklarını da göz önünde bulundurunca bu konuda en olası çözümün; çok çekirdekli kuantum hızlandırıcı kartlar ve kuantum hızlandırıcı kartlar ile desteklenmiş küme bilgisayarların yaygınlaşacağı öngörülmektedir. Bu konuşmada ileride ortaya çıkması muhtemel kuantum yüksek başarımlı hesaplama mimarileri, algoritmaların bu mimarilere uyarlanması ve potansiyel performans kazanımlarından bahsedeceğiz. --- Konuşmacı: 2009 yılında Purdue Üniversitesi (West Lafayette) Bilgisayar Bilimleri alanında Doktorasını ve ek olarak Hesaplamalı Bilimler uzmanlığı alan Murat Manguoğlu, ODTÜ Bilgisayar Mühendisliği bölümünde yüksek başarımlı hesaplama alanında özellikle paralel ve nümerik algoritmalar alanlarında öğretim üyesi olarak çalışmalarını sürdürmekte olup son yıllarda kuantum bilgisayarların paralel algoritmalar üzerindeki potansiyel etkileriyle de ilgilenmektedir. Dr. Manguoğlu 2013 yılında Türkiye Bilimler Akademisi GEBİP ve 2020 yılında Bilim Akademisi BAGEP ödüllerini almıştır.

Teorik Spektroskopi Uygulamaları İçin Varyasyonel Kuantum Otokodlayıcılar (VQAEs) ve Varyasyonel Kuantum Üretken Çekişmeli Ağlar (VQGANs)

• Barış Malcıoğlu (Orta Doğu Teknik Üniversitesi)

Derin yapay sinir ağları veri içerisinde desenlerin ve modellerin bulunmasında sıklıkla kullanılan bir yöntemdir. Ancak“derin” sinir ağlarının temel bilim problemlerinde kullanımı açısından önemli bir eksikliği vardır: verideki küçük değişimler sonuçlarda büyük dalgalanmalara yol açabilmektedir. Fizik destekli derin yapay sinir ağları, modellere fiziksellik şartı getirerek bu problemin önüne geçmek için kurgulanmıştır. Kuantum bilgisayarları ve kuantum algoritmalarında son yıllardaki hızlı ilerleme ile birlikte katıhal fiziğindeki güncel birçok problem için fizik destekli yapay sinir ağları tasarlamak pratikte uygulanabilir hale gelmiştir. Bu konuşmada, kısa süre önce kabul edilen “Hibrit Kuantum Yapay Sinir Ağları ile Doğrusal Olmayan Hesaplamalı Spektroskopi” projesinin erken aşama teorik detayları üzerine konuşacağım. Temel prensipler kullanan yüksek çıktılı hesaplamalı spektroskopinin önündeki iki büyük engel vardır: “hafıza etkisi” ve “yerel olmama etkisi”. Bu iki etkinin de kaynağı aslında aynıdır: dinamik güçlü korelasyon etkilerinin modellenmesindeki güçlükler. Bunun gibi doğrusal olmayan sınır değeri problemlerinde doğrusal olmayan Green fonksiyonu elde etmek çift otokodlayıcı yapay sinir ağı kullanımı mümkündür, ve akışkanlar dinamiği problemlerinde halihazırda kullanılmaktadır. Navier-Stokes denklemlerinin, kuantum akım yoğunluğu fonksiyoneli teorisinin özel bir hali olduğu göz önüne alınırsa, çift otokodlayıcı yaklaşımının teorik spektroskopi problemlerine de uyarlanması son derece çekici bir yaklaşım halini almaktadır. Aslında halihazırdaki hali doğrusal tepki seviyesinde (LR-TDDFT) hesaplamalara denktir. Bu noktada hala eksik olan dinamik güçlü korelasyon etkilerinin modele eklenmesi otokodlayıcının kernel aşamasına kuantum bilgisayar katmanları ekleyerek mümkündür. Bu bağlamda kimyada sıklıkla kullanılan CC yöntemlerinin kuantum bilgisayar algoritmalarına, ve yapay sinir ağına nasıl eklenebileceğine değineceğim. --- Konuşmacı: Lisans, Yüksek Lisans ve Doktora derecelerini ODTÜ Fizik bölümünden almıştır. SISSA'da Quantum Espresso'da temel prensiplerden teorik spektroskopi modülünün geliştiricisi olarak çalışmış, Liege Universitesi Fizik bölümü, Erlangen FAU üniversitesi Malzeme bilimleri, ve Salzburg Üniversitesi fizik bölümünde çalıştıktan sonra 2019 yılında ODTÜ Fizik bölümünde öğretim üyesi olarak çalışmaya başlamıştır. Dr. Malcıoğlu ODTÜ Fizik bölümünde "Temel bilimler için kuantum bilgisayarları" adlı lisans dersini vermekte ve hibrit kuantum yapay sinir ağlarının yüksek çıktılı hesaplamalı spektroskopi alanında uygulanması üzerine bir proje yürütmektedir.

Çağrılı Konuşma: Hesaplama Karmaşıklığı Kuramı Çerçevesinde Kuantum Bilişim

• Cem Say (Boğaziçi Üniversitesi)

Bilgisayarların ne yapıp ne yapamayacağına, hangi problemlerin çözülüp hangilerinin çözülemeyeceğine ve hesaplama sırasında zaman, bellek, iletişim kapasitesi vs. kaynakların ne miktarda gerekeceğine ilişkin doğa kurallarını inceleyen “hesaplama kuramı”nın temelleri, Alan Turing tarafından klasik fizik varsayımları çerçevesinde atılmıştır. Son yıllarda bu fiziksel varsayımların sorgulanması yeni hesaplama modellerini gündeme getirmiş ve gerçek dünyada çözebileceğimiz problemler hakkındaki anlayışımızı değiştirmiştir. Bu konuşmada kuantum bilişim konusunda öğrendiklerimizle hesaplama karmaşıklığı kuramı konusundaki bilgilerimizin birbirlerini nasıl beslediğini ve ne gibi yeni sorular doğurduğunu işleyeceğiz. --- Konuşmacı: Cem Say, TED Ankara Koleji ve Boğaziçi Üniversitesi mezunudur. Boğaziçi Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü öğretim üyesi olan Prof. Dr. Cem Say'ın araştırma konuları yapay zekânın “nitel uslamlama” ve "Türkçe doğal dil anlama" alanları ile kuramsal bilgisayar biliminin "kuantum hesaplama", "olasılıksal bilgi işlem" ve "hesaplama karmaşıklığı kuramı" dallarıdır. Boğaziçi Üniversitesi Bilişsel Bilim Lisansüstü Programı'nın kurucularından olan Say, bir dönem ülkeyi meşgul eden davalardaki dijital delilleri inceleyip sahteliklerini ortaya çıkaran bilgisayar uzmanları arasında yer aldı. Oksijen gazetesinde yazılar ve halka açık konuşmalarla bilimsel bilginin yaygınlaşmasına çalışmaktadır. "50 Soruda Yapay Zekâ" (2018), "Yeni Dünya, Yeni Ağ" (2020) ve "En Hakiki Mürşit" (2021) kitaplarının yazarıdır.

Süperiletken Tabanlı Kuantum ve Nöromorfik Hesaplama Teknolojileri

• Ali Bozbey (TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi)

Mikroskobik seviyede temel fiziksel yasaları anlama ve uygulamaya dayanan ilk kuantum devrimi, transistör ve lazer gibi çığır açan teknolojilerle sonuçlanmıştı. İkinci kuantum devrimi ise, özelleştirilmiş sistemlerde ve malzemelerde kuantum etkilerini manipüle etme yeteneğine dayanır. Gelişmiş ülkeler, pek çok yeni iş alanı açacak ve günümüzde çözümü imkânsız gibi görünen evrensel problemlerin çözümüne yönelik ikinci kuantum devrimine geçiş yapmaktadır. Kuantum teknolojiler alanında 2020-2021 yılında açıklanan destek miktarları ilk defa onlarca milyar dolarlar mertebesine ulaşmıştır ve son yıllardaki patent ve QT alanında çalışan firmaların yıllara göre sayıları incelendiğinde, üstel şekilde artış göze çarpmaktadır. Bu durum, artık kuantum teknolojilerin laboratuvar ortamında çıkıp, günlük hayatımıza girmeye başladığının en önemli göstergelerindendir. Kuantum bilgisayarlar ise, “Hata düzeltme olmadan bileşenlerin kuantum işlemci yongası ile entegrasyonu” teknolojik hazırlık seviyelerindedir. Bunun bir sonraki aşaması olan “Hata düzeltmeli olarak bileşenlerin kuantum işlemci yongası ile entegrasyonu” aşaması geçildiğinde kuantum işlemcilerin ölçeklenmesi ve günlük problemleri çözebilecek karmaşıklıklara erişmesi çok hızlı bir şekilde gerçekleşebilecektir. Kuantum aygıtların okuma/kontrol elektroniklerinin kriyojenik sıcaklıklarda entegrasyonu için en uygun teknolojilerden birisi, tek akı kuantumu tabanlı entegre devre teknolojisidir. Bu konuşmada, dünyadaki QT alanında son yıllarda yaşanan gelişmeler, kuantum bilgisayarların teknolojik hazırlık seviyeleri ve tek akı kuantumu tabanlı entegre devreler ile kubit durumu okuma/kontrolü konularında dünyada ve TOBB ETÜ’de yapılan çalışmalardan bahsedilecektir. ----- Konuşmacı: Ali Bozbey, lisans, yüksek lisans ve doktora derecelerini Elektrik ve Elektronik Mühendisliği alanında sırasıyla 2001, 2003 ve 2006 yıllarında Bilkent Üniversitesi, Ankara, Türkiye'den almıştır. 2002 yılında Jülich Araştırma Merkezi, Jülich, Almanya'da misafir araştırmacı, 2007 yılında ise Nagoya Üniversitesi, Nagoya, Japonya'da Doktora Sonrası Araştırmacı olarak çalışmıştır. 2008 yılından bu yana TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü'nde çalışmaktadır. Araştırma ilgi alanları arasında tek akı kuantumu tabanlı entegre devreler, süperiletken kuantum girişim aygıtları, süperiletken ışınım sensörleri ve kriyojenik sistemlerin tasarımı, modellemesi ve gerçeklenmesi yer almaktadır.

Kuantum Etkiler Klasik Ölçekte Gözlemlenebilir mi? Kuantum Malzemelerde Sürtünme Kayıpları ile Bir Örnek ve İki-Boyutlu Malzemeler ile Kuantum Metroloji Üzerineler ile kuantum metroloji üzerine

• Oğuzhan Gürlü (İstanbul Teknik Üniversitesi)

Kuantum kavramı hemen her alana sözel olarak girmiş ve hali ile birçok yanlış kanıyı da beraberinde getirmiştir. Genel olarak yaygın olan bilgi, kuantum mekaniğinin uygulanabileceği sistemlerin neredeyse atomik ölçekte (hatta elektron ölçeğinde) küçük sistemler olmasının gerekliliğidir. Bu sunumda kuantum etkilerin klasik ölçekte de etkin olarak gözlemlenebileceği bir örnekle anlatılacaktır. Elektronikten mekaniğe oradan malzeme mühendisliğine pek çok alanın birlikte çalışarak ortaya çıkardığı bilgi birikimlerinin fiziğe geri dönüşü sayesinde günümüzde son derece hassas, hatta tek elektrona kadar hassas, elektromekanik sistemler üretilebilmektedir. Bu sunumda verilecek örnek vasıtası ile kuantum mekanik sistemler üzerinde “gerçekten” çalışılabilmesi için ne gibi alt yapıların var olmasına, ne tür malzemelerin geliştirilmesinin gerektiğine işaret edilecektir. Bahsi geçen deneysel teknolojik alt yapıların ve bilgi birikiminin kuantum malzemeler olarak da adlandırılabilecek bir takım egzotik malzemeler üzerindeki araştırmalara uygulanabilmesi sayesinde, bu malzemelerde var olması beklenen ancak ölçülebilmesinin çok da mümkün olmadığı düşünülen fiziksel etkileşimler ölçülebilmektedir. Örneğin kuantum mekanik bir etkinin klasik mekanik bir sistemde oluşturacağı enerji kayıplarının çok düşük ve ölçülemeyecek derecede küçük olduğu düşünülebilir. Haliyle kuantum mekanik enerji kayıpları klasik sistemlerde çok incelenmiş bir alan değildir. Günlük hayatta bildiğimiz en tipik enerji kaybı “Joule Isınması” mekanizması olarak geçer (bir iletkenin içinden geçen akım ve iletkenin direnci sebebi ile metalin ısınması gibi). Yaptığımız çalışmalarda Bi2Te3 kristallerinde Joule enerji kayıp mekanizmaları yerine daha egzotik kayıpların ortaya çıkabildiğini gözlemledik. Sarkaç geometrisinde çalıştırılan bir atomik kuvvet mikroskobu iğnesi ile kristal yüzeyleri arasındaki vakum bölgesinde yer alan görüntü potansiyeli durumlarına (image potential states) tünelleyen tek elektronların mekanik enerji kayıplarına sebep olduğunu gözlemleyebildik. Bu kristal yüzeylerinde bulunan “topolojik olarak korunan” yüzey elektron durumlarının manyetik alan altında yok olması ile kayıp mekanizmalarının kuantum mekanizmalardan klasik mekanizmalara geçiş yapabildiğini gösterebildik. Bu sayede kuantum tünelleme olayının klasik bir salıncağın mekanik enerji kaybına yol açabileceğini göstererek klasik ve kuantum uzay arasında düşünüldüğünden çok daha ince bir bariyer olduğunu da göstermiş olduk. Bu da klasik salıncakların kuantum mekanik sistemlere çiftlenebileceği cihazların gerçekte üretilebileceğine bir örnek olarak gösterilmektedir. Enteresan kuantum özellikler gösteren malzemelerin en başında geleni ise grafittir. Grafitin tek katmanlı hali “grafen” geçtiğimiz 15 senede her türlü beklenmedik derecede ilgiyi çekmiş ve artık takip edilemeyecek hale gelmiş bir literatür ortaya çıkartmıştır. Son zamanlarda da (aslında çok uzun süredir beklenen) bir özellik yeniden ilgi odağı olmuş ve laboratuvar ortamında grafitin süper iletken özellikler sergileyebileceği gösterilmiştir. Grafen katmanları ile elde edilen iki ve daha çok katmanlı sistemlerin ortaya koyduğu egzotik süper iletkenliğin çalışılabilmesi için kontrollü çok katmanlı grafen sistemlerinin üretilmesi gereklidir. Bu konuşmada birbirine göre döndürülmüş iki katlı grafen sistemlerinin kontrollü bir biçimde nasıl elde edilebileceği yönündeki çalışmalarımızdan da özetle bahsedilecektir. Son olarak temel teori ve malzeme bilgisinin gerçek kuantum cihazlara (örneğin kuantum bilgisayarlara) evrilebilmesi, için gerekli alt yapı ve kuantum metrolojisinin bu yönde bizlere nasıl destek olabileceği ve Türkiye’de bu yönde yürütülen çaba hakkında bilgi verilecektir: Kısaca ölçüm bilimi olarak tanımlanabilecek olan metroloji, son yıllarda yüksek bir ivme kazanmış olan kuantum teknolojilerinin ve kuantum aygıtların hayatımıza pratik etkilerinin artması üzerine, bu teknolojiler çerçevesindeki kuantum standartların gerçekleştirilebilmesi ve metrolojik izlenebilirlik zincirinin oluşturulması amacıyla klasik metrolojinin ötesine geçerek, kuantum metrolojiye doğru evrimleşmeye başlamıştır. Teknolojinin ilerlemesi ile ortaya çıkan bu ihtiyaca cevap verebilmek dünyadaki gelişmelerin gerisinde kalmamızı engellemek için TÜBİTAK Ulusal Metroloji Enstitüsü (UME) bünyesinde Kuantum Metroloji Laboratuvarının kurulumuna başlanmıştır. ----- Konuşmacı: Bilkent Üniversitesi Fizik Bölümünden 1999 yılında mezun oldu; 2004 yılında Hollanda’nın Twente Üniversitesinde doktorasını tamamladı ve 2004-2008 yılları arasında Stuttgart’ta bulunan Max Planck Katıhal Araştırma enstitüsüne doktora sonra araştırmalar yaptı; 2016-2020 yılları arasında ETH-Zürich’de çalışmalar yürüttü. 2008 yılından bu yana İstanbul Teknik Üniversitesinde öğretim görevlisi ve 2019 yılından bu yana da eş zamanlı olarak TÜBİTAK-UME’de kurulmakta olan Kuantum Metroloji Laboratuvarında araştırmacı olarak çalışmaktadır. Yüzey ve ara yüzey fiziği, taramalı uç mikroskopisi (geliştirilmesi ve malzeme fiziğine uygulanması), iki boyutlu malzemeler gibi alanlarda projeler ve temel bilimsel araştırma faaliyetleri yürütmektedir.

Stronsiyum (Sr) Optik Örgü Atomik Saatleri

• Mehmet Çelik (TÜBİTAK Ulusal Metroloji Enstitüsü)

Sr optik örgü atomik saatleri, zamanı ölçmek için, ultra-yüksek vakumlu ortamda (~10-11 mbar) tuzaklanmış ultra-soğuk (~200 nK) Sr atomlarının optik frekans bölgesindeki enerji geçişlerinin kullanıldığı sistemlerdir. En iyi optik örgü saatlerinin 1 saniye sapması için geçmesi gereken zaman (~15 Milyar yıl), evrenin yaşından bile daha uzundur. Bu konuşmada, TÜBİTAK UME’de kurulmakta olan Sr optik saatlerinin yapısı, atomların lazerlerle nasıl soğutulduğu ve tuzaklandığı ve zamanın bu şekilde nasıl ölçüldüğü anlatılacaktır. Optik saatlerin yüksek doğruluk ve kararlılığının, metroloji (SI birimlerinin en üst seviyede tanımlanması), temel fizik, jeodezi, ultra-hassas sensör teknolojileri, astronomi ve özellikle de GNSS (Global Navigation Satellite System) sistemleri üzerinde oldukça önemli etkileri bulunmaktadır. Bazı kuantum bilgisayar mimarileri de optik saatlerde bulunana oldukça benzer teknolojik altyapıyı kullanmaktadır. Bu durum optik saat ve kuantum bilgisayar alanlarındaki gelişmelerin birbirini tetiklemesine yardımcı olmaktadır. Önümüzdeki 10 yıl içinde, saniyenin tanımının da, hâlihazırda kullanılan mikrodalga frekanslı geçişler yerine, optik frekans bölgesindeki geçişler kullanılarak yapılacağı öngörülmektedir. ----- Konuşmacı: 1992 yılında TED Ankara Koleji’nden mezun olmuştur. Lisans eğitimini 1992-1996 yılları arasında Ortadoğu Teknik Üniversitesi (ODTÜ) Fizik Bölümü’nde tamamlamıştır. 1997 yılında TÜBİTAK UME’de çalışmaya başlamıştır. 2000 yılında Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü (GYTE) Fizik Anabilim Dalı’ndan yüksek lisans derecesini almıştır. Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Bölümü’nde 2013 yılında başladığı doktora eğitimini 2017 yılında tamamlamıştır. TÜBİTAK ve dış destekli (AB) projelerde gerek yürütücü gerekse de proje çalışanı araştırmacı olarak yer almıştır. Lazerler, lazer spektroskopisi, atomların lazerlerle soğutulması, optik atomik saatler, lazer interferometrik uygulamaları, atom ve molekül fiziği ve metroloji alanlarında çalışmalarda bulunmuştur. Bu konularda yayınlanmış SCI-index makaleleri, uluslararası ve ulusal bildirileri bulunmaktadır. Halen TÜBİTAK UME Zaman-Frekans ve Dalgaboyu Laboratuvarları’nda Başuzman Araştırmacı olarak çalışmaktadır.

Süperiletken ve Manyetik Malzemeli Hibrit Yapıların Kuantum Teknolojilerine Sunacağı Yenilikçi Yaklaşımlar

• Yılmaz Şimşek (Sabancı Üniversitesi)

Dijital gündelik hayatın bilişim teknolojilerine yönelik ihtiyaçları ve yeni bilişim alanları için oluşan gereksinimlerin sayıları her geçen gün artmakta olduğundan dolayı, bilgisayar elektronik ünitelerin performanslarına yönelik talepler de beraberinde artmaktadır. Bugüne kadar bilgisayar sektörü mevcut yarıiletken teknolojisi temelinde oluşturulan yeni yaklaşımlar ve yapılan özgün tasarımlarla bu talepleri karşılayacak yapıda ürünler üretebilmiştir. Fakat bilgisayar teknolojisine yönelik artan talepler artık yarıiletken fiziğini ve yarıiletken malzemelerin performans limitlerini zorlayacak duruma erişmiş durumdadır. Atomik dünyayı kendine özgü teorilerle betimleyen Kuantum Fiziği temelinde oluşturulan yeni yaklaşımlar sayesinde, üst düzey bilişim taleplerine yönelik yenilikçi çözümler artık sunulabilmekte ve yeni bir teknolojik dünyanın kapısı aralanmaktadır. Örneğin geleneksel bilgisayarların 1 ve 0 olarak bilinen veri dizilerine ek olarak bu iki durumun üst üste binmesiyle zenginleşen bir bilgisayar algoritmasına (kübit) sahip atomik ölçek boyutlarında tasarlanan kuantum sistemler kompleks problemleri hızlı bir şekilde çözülebilecek bir potansiyele sahiptir. Çeşitli Kuantum yaklaşımları arasında uygulanabilirlik derecesi en yüksek ve ölçeklendirebilir boyutlarda üretilebilen süperiletken kübit devreleridir. Böyle bir sistemin içerisinde kuantum etkisi yaratan esas yapı ise, ince bir yalıtkan tabakanın iki süperiletken tabakanın arasına yerleştirilmesiyle üretilen Josephson eklemlerinden oluşmaktadır. Josephson eklemlerin manyetik tabakalar ile birleştirilmesiyle oluşturulan katmanlı yapılar, süperiletkenlik ve manyetizmaya ait zengin özellikler ihtiva ettiğinden dolayı bu yapılarla oluşturulan kuantum devrelerin teorik alt yapısı ve yapılan deneysel çalışmalar son zamanlarda çok fazla ilgi görmektedir. Böyle bir hetero yapı hem süperiletken kübit devrelerinde etkin bir ünite olma hem de süperiletken “spintronik” bellek elektroniği uygulamalarında çığır açabilecek bir potansiyele sahiptir. Bu konuşmada manyetik katmanlı Josephson eklemlerin kuantum teknolojilerine yönelik katkıları ve yürütmekte olduğumuz çalışmaların kısa bir özeti sunulacaktır. ---- Konuşmacı: Dr. Öğr. Üyesi Yılmaz ŞİMŞEK, lise eğitimini İzmir’de tamamladıktan sonra 1997 yılında Ege Üniversitesi Fizik bölümünde lisans eğitimine başlamıştır. Lisans eğitimini 2002 yılında tamamladıktan sonra, bir yıl boyunca vekil öğretmen olarak milli eğitime bağlı okullarda görev yaptıktan sonra İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Fizik bölümünde yüksek lisans eğitime başlamış ve 2008 yılında Fizik bölümünden mezun olmuştur. Aynı yıl içerisinde Almanya’da bulunan Erlangen-Nürnberg Üniversitesi Fizik bölümünde başladığı doktora eğitimini 2013 yılında tamamlamıştır. Doktora eğitimi sonrasında, İsveç Stockholm üniversitesinde kısa süreliğine çalıştıktan sonra, Amerika’da bulunan Argonne Ulusal laboratuvarında yürütülen bir araştırma projesine doktora sonrası araştırmacı olarak dahil olmuş ve çalışmalar yapmıştır. 2019’dan beri Sabancı Üniversitesi Nanoteknoloji Araştırma ve Uygulama Merkezi’nde araştırmacı olarak çalışmakta olup, Kuantum ve Yaşam Bilimi teknolojilerine yönelik ileri malzemeli elektronik yapıların geliştirilmesi üzerine araştırma programları yürütmektedir. Yürütülmekte olan projelerde genel olarak süperiletken, manyetik ve değişik metal-oksit malzemelerin ve bu malzemelerden oluşan katmanlı yapıların elektronik özelliklerinin ve cihaz tasarımlarının hedeflenen uygulama alanlarına yönelik olarak geliştirilmelerini amaçlayan araştırmalar yapılmaktadır.

Soğuk Atomlar ve Kuantum Teknolojileri

• Sevilay Sevinçli (İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü)

Ultra-soğuk sıcaklıklara kadar soğutulabilen atomların kuantum teknolojileri için önemli avantaj sağlayacağı ve bir çok uygulamada kullanılabileceği deneysel ve teorik olarak gösterilmiştir. Doğrusal olmayan etkilerin kuantum rejiminde de elde edilebilmesine olanak sağlayan bu sistemlerle her geçen gün heyecan verici sonuçlar elde edilmektedir. Bu konuşmada soğuk atomlarla ilgili genel bir girişin ardından çok yüksek baş kuantum sayısına sahip Rydberg atomları üzerine yoğunlaşılarak bu alanda yapılan çalışmaların kısa bir özeti sunulacaktır. ---- Konuşmacı: Sevilay Sevinçli Lisans ve Yüksek Lisans derecelerini Orta Doğu Teknik Üniversitesi’nden tamamladıktan sonra 2008 yılında Bilkent Üniversitesi’nde doktora programını tamamladı. 2009-2011 yılları arasında Dresden’de Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems ve daha sonra da Aarhus Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı olarak çalıştı. 2014 yılından bu yana İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü’nde görev yapmakta ve halen Fotonik Bölümü öğretim üyesi olarak görevini sürdürmektedir. Çalışma alanları ışık-madde etkileşimi, kuantum optiği ve soğuk atomlar üzerine yoğunlaşmaktadır.

Dünya'da Kuantum Teknolojileri Alanında Gelişmeler

• Zeki Can Seskir (KIT - Institute for Technology Assessment and Systems Analysis )

Bu sunumda kuantum teknolojileri (KT) alanında dünyadaki son yıllardaki gelişmeler ele alınacaktır. Özellikle ulusal girişimler, yol haritaları ve ticarileşme konusundaki bazı yakın zamanlı gelişmeler aktarılacaktır. Ayrıca KT alanındaki küresel akademik yayınlar, patent sayıları ve start-uplar üzerine incelemeler paylaşılacaktır. Son olarak AB Kuantum Amiral Gemisi altında yürütülen QTEdu girişimine dair bazı bilgiler verilecektir. ------ Konuşmacı: Zeki Seskir lisans ve yüksek lisans çalışmalarını ODTÜ Fizik Bölümünde tamamlamıştır. Ayrıca ODTÜ Bilim ve Teknoloji Politikası Çalışmaları programında ek bir yüksek lisans daha tamamlamıştır. Bu program kapsamında sunduğu "Türkiye'de Kuantum Bilişim Teknolojilerinin Mevcut Durumu" başlıklı tezi TTGV tarafından 2019 yılında "Dr. T. Fikret Yücel - Ar-Ge, Teknoloji ve İnovasyon Alanlarında Özgün Çalışmalar" ödülüne layık görülmüştür. Ayrıca, Dr. Özlem Salehi ile birlikte 2019 yılından bu yana Türkiye'de kuantum teknolojilerine dair farkındalığın yaygınlaştırılması ve gönüllülerden oluşan bir ağ kurulması amacıyla QTurkey oluşumunun eş-koordinatörlüğünü sürdürmektedir.

Komünite Temelli Kuantum Teknolojileri Farkındalığı Çalışmaları: QWorld ve QTurkey

• Özlem Salehi Köken (IITiS PAN - Institute of Theoretical and Applied Informatics, Polish Academy of Sciences)

2019'da kurulan QWorld, kuantum teknolojileri (KT) alanında eğitim ve araştırma faaliyetleriyle alana daha fazla insanın dâhil edilmesini ve alanın yaygınlaşmasını hedefleyen uluslararası bir oluşumdur. QCousin adı verilen lokal yapılanmalar ile dünya genelinde bir KT ekosistemi kurmayı amaçlamaktadır ve şu an 21 ülkede etkinlik göstermektedir. QWorld bünyesinde yer alan oluşumlardan biri olan QTurkey, Türkiye'deki ilk kuantum teknolojileri topluluğudur ve Türkiye'de KT alanındaki farkındalığın artması için çalışmalar yürütmektedir. Bu sunumda QWorld ve QTurkey tanıtılacak, 2019'dan günümüze kadar gerçekleştirmiş oldukları faaliyetlerden bahsedilecektir. ------ Konuşmacı: Özlem Salehi lisans derecesini 2011 yılında Boğaziçi Üniversitesi Matematik bölümünde tamamlamış, doktora derecesini Boğaziçi Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği bölümünden 2019 yılında almıştır. Şu anda Polonya Bilim Akademisi Teorik ve Uygulamalı Enformatik Enstitüsü'nde doktora sonrası araştırmacı olarak çalışmaktadır. Araştırma konusu kuantum algoritmalar ve kuantum optimizasyondur. Aynı zamanda Türkiye'nin ilk kuantum teknolojileri topluluğu olan QTurkey'nin kurucularındandır ve koordinatörlerinden biridir.