Katılımcıların Girişi

Açılış

• Mehmet Mirat Satoğlu (TÜBİTAK ULAKBİM)

QTurkey Tanıtımı

• Doğuş Köse (Orta Doğu Teknik Üniversitesi)

Kuantum Teknolojileri ve Uygulama Alanları

• Zeki Seskir

Bu konuşmada hızla gelişmekte olan kuantum teknolojileri (KT) üzerine genel bir tanıtım yapıldıktan sonra bu teknolojilerin (bilgisayım, haberleşme, algılama, simülasyon) yakın ve orta vadede ne gibi uygulama alanlarına sahip oldukları ve dünyadaki bazı örnekler ele alınacaktır. Özel olarak alanda kurulan start-uplardan ve geliştirdikleri teknolojilerden bahsedildikten sonra yenilik ekosistemlerine dair yakın dönemde hayata geçirilmiş olan bazı ulusal ve bölgesel girişimlere değinilecektir. Ayrıca son zamanlarda sıklıkla alanda karşımıza çıkan kuantum ‘hype’ kavramı vurgulanıp küresel olarak büyüyen kuantum ekosisteminin sürdürülebilirliği için atılan bazı adımlar tanıtılacaktır. Ek olarak, Türkiye’de bu alana dair eğitim ve farkındalık çalışmaları yürüten QTurkey'in de etkinlikleri ve girişimlerine değinilecek, ardından da Türkiye’de bu teknolojilere dair zeminden gelen ne gibi sivil toplum temelli çabalar sarf edilebileceği üzerinde durulacaktır.

Kuantum bilgisayarların mevcut durumu ve yol haritaları

• Ali Bozbey (TOBB ETU)

Kuantum bilişimin, siber güvenlikten finansa, tedarik zincirinden ilaç çalışmalarına ve savunmadan hava tahminlerine kadar çok sayıda alanı önemli ölçüde etkilemesi öngörülmektedir. Büyüklü küçüklü pek çok firmanın giderek daha fazla yatırım yapmasıyla birlikte binler mertebelerinde kübit içeren platformların çok yakın gelecekte, yüzbinler mertebesinde kubit içeren platformların ise orta gelecekte kullanılabilir olması beklenmektedir. Firmalar; kübit teknolojileri ve sayıları, kübitler arasındaki bağlantılar, hata oranları ve çalışma sıcaklığı gibi farklı metriklere göre birbirleri ile rekabet içinde farklı problemlerle kuantum üstünlüğü gösterme yarışındadırlar. Bu sunumda, süperiletken kubit tabanlılar ağırlıklı olmak üzere, farklı teknolojilerde duyurulan kuantum bilgisayarların güncel durumu ve firmaların yol haritaları özetlenecektir.

Topolojik Sistemler ve Kuantum Teknolojileri

• Elif Yunt (Koç Üniversitesi)

Topolojik sistemler, topolojik düzen gösteren ya da topolojik olarak sınıflandırılan modeller için kullanılan genel bir tanımlamadır. Bu konuşmada, bu sistemler ve özellikleri tartışılarak, kuantum teknolojilerine olası katkıları anlaşılmaya çalışılacaktır.

Mathematics of quantum computational advantage

• Cihan Okay (Bilkent Üniversitesi)

Quantum theory provides a new paradigm for computation. It is a foundational question to understand how quantum resources enable advantage on certain computational tasks. In my talk I will consider two approaches: from (1) quantum foundations and (2) computer science. First of these aims for a mathematical study of a fundamental feature of quantum theory known as nonlocality, first observed by Bell. And the other approach relies on a classical simulation algorithm for quantum circuits based on certain highly symmetric polytopes. I will describe how these approaches can be used to quantify computational power in quantum computers.

Kaç Kuantum Algoritma Var?

• Kıvanç Uyanık (Gazi Üniversitesi)

Bir ara temelde sadece iki kuantum algoritma var (Shor ve Grover) denilirken 2022 Eylül itibariyle Microsoft Quantum'dan Stephen Jordan'ın quantumalgorithmzoo.org sitesinde listelenmiş 62 sınıf ve 430 algoritma bulunmaktadır. Yine de kuantum algoritmalar klasik algoritmalarla karşılaştırmak gerekirse, emekleme aşamasında sayılabilir. Bu konuşmada kaç kuantum algoritma var sorusundan yola çıkılarak temel kuantum algoritmaların bazıları detaylıca olmak üzere güncel kuantum algoritmalardan bahsedilecektir.

Kuantum bilgisayarları ne yapabilir, ne yapamaz?

• Cem Say (Boğaziçi Üniversitesi)

Kuantum hesaplama tekniklerinin geliştirilmesi, hangi problemlerin çözülüp hangilerinin çözülemeyeceğine ve hesaplama sırasında zaman, bellek, iletişim kapasitesi vs. özkaynakların ne miktarda gerekeceğine ilişkin doğa yasalarını inceleyen “hesaplama kuramı”nın kuantum fiziğinin sağladığı çerçeve içinde yeniden ele alınmasını gerektirmiştir. Bu konuşmada hesaplama karmaşıklığı kuramıyla kuantum bilişim çalışmalarının ilişkisinden ve Boğaziçi Üniversitesinde bu konuda yapılan araştırmalardan söz edeceğiz.

Quantum Optimization: LHZ Architecture

• Emad R. F. Boosari (Koç Üniversitesi)

Quantum annealer is one of the promising candidates to solve NP-hard optimization problems. An optimization problem can be encoded within Ising spin-glass interactions. The main challenges for implementing these interactions with quantum annealers could be the control of interacting units and the ability of programming on them. The LHZ architecture is a scalable quantum method that provides an alternative encoding configuration for the Ising model just by applying the local fields which can increase the controllability over the quantum system. Besides, it can transform all higher-order interactions among qubits into local interactions plus some constraints. This method can be easily translated to quantum approximate optimization algorithms (QAOA) in a parallel way in order to use in NISQ devices. The architecture can be realized on various platforms with local controllability, including superconducting qubits, NV-centers, quantum dots, and atomic systems.

Photophysics of Quantum Emitters in Hexagonal Boron Nitrid

• İbrahim Sarpkaya (Bilkent Üniversitesi)

Hexagonal boron nitride (h-BN) as a wide-bandgap van der Waals material has been considered intensively by the scientific community due to its exciting chemical, optical, electronic, and mechanical properties. The recent observation of room temperature single photon emission from h-BN defect centers makes it also an attractive material platform for applications of quantum photonics. Single-photon sources play an essential role in various quantum technologies such as quantum computing, quantum sensing, and quantum telecommunication. Quantum emitters in h-BN have been investigated extensively in recent years due to their exciting properties such as high brightness at room temperature, high stability, and spectral tunability. In the first part of this talk, I will present the low-temperature photophysical studies of h-BN quantum emitters and discuss the various aspects of light emission in addition to its quantum nature. In the second part of the talk, I will talk about our recent work focusing on the magnetic field dependency of the PL emission of quantum emitters at liquid helium temperature. The interesting phenomena of photodarkening observed in the PL emission will be discussed.

Termal Kuantum Teknolojileri

• Özgür Müstecaplıoğlu (Koç Üniversitesi, TBAE)

Ana akım kuantum teknolojiler bilgisayar, haberleşme ve ölçme alanlarında mevcut klasik imkanlarımızın ötesinde hız, hassasiyet ve güvenilirlik vaat ediyorlar. Ancak bu beklentilerin hemen gerçekleşmesini engelleyen problemler de var. Kuantum teknolojilerinin klasik sistemlere üstünlüklerini gösterebilmeleri için düşük sıcaklıklarda çalışmaları, küçük boyutlarda ancak ölçeklenebilir olmaları gerekiyor. Düşük sıcaklıkların kuantum boyutlu sistemlerde ölçülmesi, ultra-soğuk derecelere ulaşabilen ve küçük kuantum sistemlere entegre olabilecek soğutucuların geliştirilmesi gibi problemler ise klasik, makroskopik sistemler için geliştirilmiş termodinamik kuramının sınırlarının ötesinde yer alıyor. Yakın zamanda bu sorulara cevap verebilmek için kuantum termodinamik araştırma alanı çok ilgi çekmeye başladı. Kuantum termal anahtarlar, diyot ve transistörler, kuantum ısı makineleri ve soğutucular bu araştırma alanında yapılan çalışmalar sonucunda kuramsal ve deneysel olarak geliştirilmeye başlandı. Konuşmamızda kuantum termodinamiği kısaca tanıtıp termal kuantum teknoloji uygulamalarını tanıtacağız. Kuantum bilgi kuramı ile ısı ve iş gibi termodinamik büyüklükler arasındaki temel bağlantıları da vurgulayıp kuantum bilgisayar ve haberleşme sistemlerindeki hataların ve gürültülerin kaynağı olan çevresel etkilerin kuantum termodinamik çözümlerle nasıl kontrol edilebileceğini de tartışacağız.

Teorik Kimyadan Moleküler Biyolojiye Kuantum Enformasyon Teorisinin Uygulamaları

• Onur Pusuluk (Koç Üniversitesi)

Kimyasal bağlar üzerinde gerçekleşen parçacık delokalizasyonunu kuantum üst üste binme (superposition) ilkesi ile betimleyebiliyoruz. Bu betimleme, teorik ve hesapsal kuantum kimyada moleküler enerjinin azalmasını ve yapısal kararlılığı artmasını açıklayabilecek bir zemin sağlıyor bize. Fakat parçacık delokalizasyonu sayesinde kimyasal bağlar üzerinden kuantum dolaşıklık (entanglement) ve uyuşmazlık (discord) gibi klasik olmayan ilintiler de kurulabilmektedir. Kuantum teknolojilerinde enerji kadar gerçek bir kaynak olarak kullanılmaya başlayan bu ilintiler, birçok farklı konuda bize yepyeni bir bakış açısı sunma potansiyeline sahiptir. Bu konuşmada kuantum enformasyon teorisinin çizdiği bu bakış açısının teorik kimya ve moleküler biyolojiye olası katkılarını tartışacağız. Bu bağlamda, bağ derecesi ve aromatiklik gibi bazı kimyasal olgulara ve enzim katalizi, DNA replikasyonu ve manyetik duyum gibi bazı biyolojik süreçlere odaklanacağız.