Neden Yalnızca Küçük Şeyler Kuantumdur

10 Ağustos 2020

17:33

Neden Yalnızca Küçük Şeyler Kuantumdur için 2 yorum

Bilim, Bilişim

, , , , ,

Kuantum bilgisayarları, inşası aşırı derecede zor olan makinelerdir. Bunun nedeni, bir kuantum süperpozisyonunun farklı durumlarının birbirleriyle girişimde bulunma yetisinin çevresi tarafından yok edilmesi ya da ciddi bir şekilde indirgenmesidir. Bu yıkım çift yarık deneyinde canlı bir şekilde görülebilir. Yarıkların birinden geçen bir parçacığı ayırt edebilmek için bir tür parçacık dedektörü kullanılacak olursa, perdedeki girişim şeritleri hemen gözden kaybolur ve yerini, az çok tekdüze bir aydınlanma alır.

Parçacığın hangi yarıktan geçtiğini gözlemleme davranışı, parçacığın aynı anda her iki yarıktan birden geçtiği süperpozisyon durumunu yok etmek için yeterlidir. Ve tek bir yarıktan geçen bir parçacığın girişim sergilemesini beklemek, tek elinizle bir şeyi alkışlamaya çalışırken ses çıkmasını beklemekten farksızdır. Gerçekte burada olan şey, parçacığın dış dünya tarafından yerinin saptanması ya da ölçülmesi için çalışılmasıdır.

Süperpozisyonun dış dünya tarafından bilinmesi, yok olması için kafidir. Bu bağlamda, kuantum süperpozisyonlarının neredeyse gizli bir şey olduğu söylenebilir.

Anlaşıldığı anda yok olacak bir giz ! Süperpozisyonlar sürekli olarak kendi çevreleri tarafından ölçülmektedir. Tek bir fotonun süperpozisyondan sekerek dış dünyaya bilgi taşıması, süperpozisyonun yok olmasına yetecektir. Bu doğal ölçüm sürecine evre uyumsuzluğu denmektedir. Gündelik dünyada tuhaf kuantum Decoherence davranışlarını görmüyor oluşumuzun nedeni evre uyumsuzluğudur.

Naif bir şekilde kuantum davranışlarının insanlar ya da ağaçlar gibi büyük şeylerin değil, atomlar gibi küçük şeylerin bir özelliği olduğunu düşünebiliriz. Fakat böyle kesin bir kaide de yoktur. Kuantum davranışı aslında yalıtılmış şeylerin bir özelliğidir. Bu davranışı gündelik hayat yerine mikroskobik dünyada görmemizin nedeni, küçük bir şeyi kendisini çevreleyen unsurlardan yalıtmanın, büyük bir şeye nazaran çok daha kolay olmasıdır. Bu nedenle, kuantum şizofrenisinin ihtiyaç duyduğu şey yalıtımdır.

Atom gibi mikroskobik bir parçacık dış dünyadan yalıtılmış bir şekilde kaldığı sürece, aynı anda birçok şey yapabilir. Bu durum, kuantum şizofrenisinin gündelik bir olay olduğu mikroskobik dünyada zor bir şey değildir. Öte taraftan içinde yaşadığımız ve her saniye içinde katrilyonlarca fotonun nesnelere çarparak sektiği büyük ölçekli dünyamızda, bu neredeyse imkansız bir durumdur.

Kuantum bilgisayarları üzerinde çalışan fizikçilerin önündeki temel engel, bilgisayarı çevresinden yalıtılmış bir şekilde tutabilmektir. Bugüne dek yapılabilen en büyük kuantum bilgisayarı yalnızca 10 atomdan oluşmakta ve 10 kubit üzerinden işlem gerçekleştirmektedir. Burada fizikçilerin tüm gücünü yönelttiği şey, makineyi oluşturan 10 atomu herhangi bir süre boyunca çevresinden yalıtılmış bir şekilde tutmaktır.

Tek bir foton bile bilgisayardan sekerse, 10 şizofren atom anında 10 sıradan atoma dönüşür. Evre uyumsuzluğu, kuantum bilgisayarlarının bir sınırını ortaya koyduğu halde, bu gerçek, kuantum bilgisayarları hakkında çıkan abartılı haberlerde çok fazla yer almaz.

Bir cevap almak için, dış dünyadan birisi (diyelim ki siz) makineyle etkileşime geçmek durumundadır. Bu etkileşim de süperpozisyonu anında ortadan kaldırır; kuantum bilgisayarı birdenbire normal bir bilgisayara dönüşür. 10 kubitlik bu makine, 1024 farklı işlemin sonucunu vermek yerine aynı anda ancak tek bir hesaplama yapabilen sıradan bir makine olur.

Dolayısıyla kuantum bilgisayarlarının yapabildiği, yalnızca tek bir yanıtı olan paralel işlemlerle sınırlanmıştır. Bu nedenle, günümüzde kuantum bilgisayarının çözebileceği sınırlı sayıda problem vardır. Genelde söylenegeldiği üzere, kuantum bilgisayarları dilimlenmiş ekmekten bu yana en büyük icat da değildir. Yine de bir kuantum bilgisayarının güçlü yanlarına hitap eden bir problem bulunduğunda, bu kuantum bilgisayarı, normalde evrenin sonuna dek sürecek bir hesaplamayı birkaç saniye içinde gerçekleştirerek, performans açısından günümüzün süperbilgisayarlarını gülünç bir duruma düşürebilir.

Kuantum bilgisayarlarını üretmek için didinen uzmanların en büyük düşmanı olan evre uyumsuzluğu, aynı zamanda bu uzmanların en büyük müttefikidir de. Sonuçta, girişimde bulunan tüm farklı dallarıyla işlem sürdüren bir kuantum bilgisayarının süperpozisyon durumunun en sonunda bozulmasının nedeni, evre uyumsuzluğudur.

Bu türden bir makinenin işimize yarayacak bir çıktı, yani tek bir duruma indirgenerek tek bir sonuç vermesi için süperpozisyon durumunun bozulması gerekir. Haklısınız, kuantum dünyası paradokslarla örülü.

Varoluşçu Psikoterapi Nedir

10 Ağustos 2020

16:54

Bir yorum yaz on Varoluşçu Psikoterapi Nedir

Psikoloji

, , , , , , , ,

Varoluşçuluk son yüzyılımızda felsefî bir akım olarak kendini ortaya koydu. Ekzistansiyalist felsefe bir anlam arayışından yola çıktı. İnsanın, kendini ve maddeyi sorgulaması sonucunda karşılaştığı açmazları anlamaya çalıştı. Varoluşçu felsefenin oluşmasına tek bir filozofun katkısı yoktur. Birçok filozof varoluşçu felsefî akımın gelişmesinde rol almışlarıdır. Kirkegaard, Heidegger, Sartre, Neitsche gibi filozoflar bu akımın öncülerinden kabul edilir. Varoluşçu felsefeyi bir bağlamda değerlendirmek, tanımlamak oldukça zordur. Herhangi bir filozof da ortaya çıkarak ‘ben varoluşçuluğun temsilcisiyim’ iddiasında değildir. Özellikle Sartre’ın etkisiyle toplumsal hayata açılan varoluşçu felsefe birçok alanda etkiler yaratmıştır. İnsanı izah etmeye çalışan ve insanın sorunlarına yaklaşım getiren varoluşçu felsefe elbette ki psikoloji içinde de temsilcilerini bulacaktır. Varoluşçuluk bu manada insanın zihinsel yapısının ve dünyayı algılama şeklinin bir başka izah tarzıdır. Psikoloji ve psikiyatride varoluşçuluğun çok etkin bir takım sonuçlarını görmekteyiz.

Psiko-terapötik yaklaşımlar insanın sorunlarına katman katman çözüm bulmaya çalışmaktadır. Davranışçı, Kognitif, Dinamik ekoller bu sorunları çözme iddiasında bulunan psiko-terapötik ekollerdir. Ancak klinik uygulamalarda bu terapötik yaklaşımların tıkandığı, çözüme ulaşamayan ve yolların bittiği yerler ve zaman dilimleri mevcuttur. İşte bu aşamada varoluşçuluk akımı psikiyatriye ve psikoterapiye yeni bir nefes aldırmış, yeni bir açılım sağlamıştır. Psikiyatrik klinik tabloların ekseriyetinde karşılaştığımız temel sorun anksiyete ve korkudur. Anksiyete yani bunaltı, iç daralması bir sinyal niteliğindedir. Normalde reel hayatın uzantıları, bir tehlike arz ediyorsa birey bunaltı içine girer. Bir yakının kaybı, ekonomik felaketler, yaşanılan bir takım ağır travmalar, reel olarak bireyde bunaltı doğurur. Gerçek bir olaya karşı kişinin hissettiği bunaltı normaldir, olması gerekir. Çünkü bir sinyal niteliğinde olan bu bunaltı sayesinde birey bir takım koruyucu tedbirler alır. Bu tedbirler sayesinde de canlığını ve pozisyonunu korur. Aksi takdirde hayatın gerçek yüzü onu saf dışı bırakabilir. Fakat bazı bunaltılar vardır ki bunlar, kaynağına indiğiniz de ya davranışsal bir öğrenme ya bilişsel bir çarpıtma ya da dinamik bir alt yapıya dayanmaktadır. Ancak bazı bunaltılar davranışçı bilişsel ve dinamik yaklaşım tarzlarıyla izah edilememektedir. Zaman zaman klinik uygulamalarımızda bu tip tablolar karşımıza gelebilmektedir.

Devamını oku “Varoluşçu Psikoterapi Nedir” →

Çoklu Evren nedir?

8 Ağustos 2020

15:41

Çoklu Evren nedir? için bir yorum

Bilim

, , , , , ,

Kuantum bilgisayarlarının aynı anda muazzam sayıda işlem yapabilmeye yönelik olağanüstü gücü bizim için bilmece durumundadır. Bununla birlikte, günümüzün kuantum bilgisayarları henüz ilkel bir düzeyde ve yalnızca bir avuç kubit üzerinden işlem yapabiliyor olsa da, aynı anda milyarlarca, trilyonlarca ya da katrilyonlarca işlem yapabilecek bir kuantum bilgisayarını hayal etmemiz imkansız değildir.

Aslında önümüzdeki 30 ya da 40 yıl içerisinde, aynı anda evrende var olan parçacıklardan daha fazla işlem yapabilecek bir kuantum bilgisayarı inşa edebiliriz. Bu varsayımsal durum önümüze zor bir soru koyuyor: Bu bilgisayar işlemlerini tam olarak nerede gerçekleştirecektir?

Sonuçta, bu türden bir bilgisayar aynı anda evrende var olan parçacıklardan daha fazla işlem yapabiliyorsa, o zaman evrenin işlem kaynaklarının bu makinenin gerçekleştireceği işlemler açısından yetersiz kalacağı öne sürülebilir.

Çözülmesi imkansız gibi görünen bu durumdan çıkmamızı sağlayabilecek olağanüstü bir olasılık, kuantum bilgisayarlarının işlemlerini paralel gerçekliklerde ya da evrenlerde gerçekleştiriyor oluşudur.

Bu fikir, 1957 yılında Princeton’da yüksek lisans eğitimine devam etmekteyken, kuantum teorisi atomların mikroskobik dünyasının dahiyane bir açıklaması olduğu halde, neden hiçbir zaman süperpozisyonları göremediğimizi merak eden, Hugh Everett adlı öğrenciye dayanmaktadır.

Everett’in bu soruya verdiği olağanüstü cevap, süperpozisyonun her bir farklı durumunun bütünüyle farklı bir gerçeklikte var olduğu olmuştur. Diğer bir deyişle, tüm olası kuantum olaylarının gerçekleştiği çok sayıda farklı gerçeklik (çoklu evren) söz konusudur.

Everett “Çoklu Dünyalar” fikrini, kuantum bilgisayarlarının ortaya çıkışından çok uzun zaman önce öne sürmüş olsa bile yine de konu üzerine faydalı bir açılımı olabilir. Çoklu Dünyalar fikrine göre, kuantum bilgisayarına bir problem verildiğinde, bilgisayar kendi kopyalarına ayrılmakta ve her bir kopya farklı bir gerçeklikte var olmaktadır.

Bu bölümün başında bahsettiğimiz küçük çocuğun kişisel kuantum bilgisayarının, birçok farklı kopyasına ayrılmasının nedeni budur. Bilgisayarın her bir kopyası problemin farklı bir parçası üzerinde çalışmakta ve en sonunda bu farklı parçalar girişim tarafından yeniden bir araya toplanmaktadır.

Bu bağlamda, Everett’in fikri açısından girişimin çok mühim olduğunu söyleyebiliriz. Farklı evrenler arasında köprü görevi gören, bu evrenlerin birbirleriyle etkileşime girmelerine ve birbirlerini etkilemelerine imkan tanıyan, girişimdir. Fakat Everett’in tüm bu paralel evrenlerin nerede bulunduğuna dair hiçbir fikri yoktu. Dahası, Çoklu Dünyalar fikrinin günümüzdeki savunucularının da buna tatmin edici bir cevabı olduğu söylenemez.

Douglas Adams’ın Otostopçunun Galaksi Rehberi’nde (Hitchhiker’s Guide to the Galaxy) alaylı bir ifadeyle belirttiği gibi: “Paralel evrenler söz konusu olduğunda aklınızda tutmanız gereken iki şey vardır. Birincisi gerçekten paralel olmadıkları; ikincisi ise gerçekten evren olmadıkları !”

Tüm bu bilmecelere rağmen, Everett tarafından öne sürülmesinin üzerinden geçen yarım yüzyılın ardından Çoklu Dünyalar fikri yeniden popülerlik kazanıyor. Her gün sayıları artmakta olan ve aralarında Oxford Üniversitesi ‘nden David Deutsch gibi önemli isimlerin de bulunduğu birçok fizikçi, bu fikri ciddiye alıyor.

Deutsch, Gerçekliğin Dokusu (The Fabric of Reality) isimli kitabında, “Paralel evrenlere yönelik kuantum teorisi, birtakım teorik muammalardan doğan baş belası bir yorum değildir,” demektedir. “Bu fikir sezgilere aykırı, ancak dikkate değer bir gerçekliğin açıklamasıdır – makul olan tek açıklama.”

Eğer Deutsch gibi düşünecek olursanız (ki Çoklu Dünyalar fikri düşünülebilecek her deney için kuantum teorisinin daha geleneksel yorumlarıyla aynı neticeyi öngörmektedir), o halde kuantum bilgisayarları köklü bir yeniliktir. Bu bilgisayarlar, birden çok gerçekliğin kaynaklarını kullanan, insan elinden çıkma ilk makineler olabilir.

Çoklu Dünyalar fikrine inanmasanız bile fikir gizemli kuantum dünyasında neler olup bittiğini anlayabilmemiz için basit ve kolaylıkla algılanabilen bir yol sunmaktadır.

Örneğin çift yarık deneyinde, aynı anda iki yarıktan birden geçen ve kendisiyle girişimde bulunan tek bir foton düşünmek şart değildir. Bunun yerine, bir yarıktan geçen bir foton, diğer yarıktan geçen bir başka fotonla girişimde bulunabilir. Hangi başka foton, diye sorabilirsiniz. Komşu bir evrendeki foton, elbette!

Young Deneyi Girişim

7 Ağustos 2020

16:01

Bir yorum yaz on Young Deneyi Girişim

Bilim

, , , , , ,

Young’ın deneyinin bu modern yorumunda, ışık geçirmeyen bir perde üzerindeki çift yarık, artık kimsenin inkar edemeyeceği şekilde parçacık akımı olduğu anlaşılan ışıkla aydınlatıldı.

Yinelenen deneyde esas nokta, her seferde tek bir foton yollanmasını sağlayacak kadar zayıf bir ışık kullanmaktı. İkinci perdenin farklı noktalarındaki duyarlı dedektörler ise perdeye ulaşan fotonları sayıyordu. Fakat deneyin sürdüğü belli bir zaman diliminin ardından dedektörler dikkate değer bir şey gösterdi.

İkinci perde üzerinde bazı yerler üzerine foton yağarken, bazı yerlere ise kesinlikle foton ulaşmıyordu. Dahası, fotonların ulaştığı yerler ile hiçbir fotonun uğramadığı yerler, dikey çizgiler oluşturarak, dönüşümlü olarak değişmekteydi – tıpkı Young’ın orijinal deneyindeki gibi. Durun bir dakika!

Young’ın deneyinde oluşan karanlık ve aydınlık şeritlerin nedeni girişimdi. Ve de girişimin temel özelliği, aynı kaynaktan gelen iki farklı dalganın birbirine girmesiydi; bir yarıktan geçen ışığın, diğer yarıktan geçen ışıkla iç içe geçmesi gerekiyordu. Ancak gerçekleştirilen yeni deneyin her bir turunda, ilk perde üzerindeki çift yarığa ulaşan tek bir foton söz konusuydu. Her bir foton bütünüyle yalnızdı; kendisine eşlik eden ve girişimde bulunabileceği başka fotonlar yoktu. Öyleyse, herhangi bir girişim nasıl oluyordu?

Bir foton, diğer fotonların nereye ineceğini nasıl bilebiliyordu? Bunun olabilmesi için tek bir yol olduğu anlaşılarak, her bir fotonun bir şekilde aynı anda her iki yarıktan birden geçtiği düşünüldü. Yarıklardan geçtikten sonra ise kendi kendisiyle girişimde bulunuyordu.

Diğer bir deyişle, her bir fotonun, farklı iki durumun süperpozisyonunda olması gerekiyordu – soldaki yarıktan geçen fotonun bağlı olduğu bir dalga ve sağdaki yarıktan geçen fotonun bağlı olduğu bir diğer dalga. Çift yarık deneyi fotonlarla, atomlarla ya da diğer mikroskobik parçacıklarla gerçekleştirilebilir.

Bu deney, gözlemlenen parçacıkların (ikinci perde üzerinde nereye saldırabilecekleri ve nereye saldıramayacaklarını belirleyen) dalgasal benlikleri tarafından nasıl yönetildiklerini şematik olarak ortaya koymaktadır. Ancak çift yarık deneyinin gösterdiği yalnızca bu değildir.

Deneyle anlaşılan en önemli nokta, süperpozisyon durumuna geçen ayrı dalgaların pasif olmadığı; aksine, birbirleriyle aktif bir şekilde girişimde bulunabildikleri olmuştur. Bir süperpozisyonun ayrı durumlarının birbirleriyle girişimde bulunabilme yetisi, kuantum fenomenini tüm yönleriyle ortaya koyarak mikroskobik dünyanın kapılarını açan esas anahtardır.

Kuantum bilgisayarlarını ele alalım. Bu bilgisayarların aynı anda birçok işlemi birden yapabilmesinin nedeni, farklı durumların süperpozisyonu olarak var olabilmeleridir. Örneğin 10 elementli (yani 10 kubitlik) bir kuantum bilgisayarı aynı anda 1024 farklı durumda bulunabilir ve dolayısıyla aynı anda 1024 işlem gerçekleştirebilir. Öte taraftan yeniden bir araya gelmedikleri sürece, bir işlemin farklı noktalara açılmış dallarının hiçbir değeri yoktur. Bunu gerçekleştiren ise girişimdir.

Girişim sayesinde, süperpozisyonun 1024 farklı durumu birbirleriyle etkileşime girebilir ve birbirlerini etkileyebilir. Yine girişim sayesinde, kuantum bilgisayarının elde ettiği tek bir cevap, 1024 paralel işlemin tümünde ne olup bittiğini yansıtır ve bir araya getirir. 1024 ayrı parçaya ayrılmış ve her bir parçanın üzerinde tek bir kişinin çalıştığı bir problem düşünün.

Problemin çözüme ulaştırılması için, söz konusu 1024 kişi birbirleriyle sürekli iletişim halinde olmalı ve elde ettikleri sonuçları değiş-tokuş etmelidir. Girişimin kuantum bilgisayarlarında mümkün kıldığı şey işte budur.

Burada bahsetmemiz gereken bir diğer önemli nokta, her ne kadar süperpozisyonlar mikroskobik dünyanın temel bir özelliği olsa da, aslında hiçbir zaman gözlemlenememeleridir. Tek görebildiğimiz varlıklarının sonuçlarıdır – bir süperpozisyonun farklı durumları birbirleriyle girişimde bulunduğunda ortaya çıkan sonuçlardır bunlar.

Örneğin çift yarık deneyine bakacak olursak, gözlemleyebildiğimiz yalnızca girişim desenidir; bu desen üzerinden, süperpozisyon durumunda olan ve aynı anda iki yarıktan birden geçen bir elektron olduğu sonucunu çıkarırız. Aynı anda iki yarıktan birden geçen bir elektronu yakalayabilmemiz ise imkansızdır.

Bir atomu aynı anda iki yerde birden görmenin değil, ancak aynı anda iki yerde birden bulunan bu atomun neden olduğu sonuçlan gözlemlemenin mümkün olabileceğine dair açıklamayla anlatılmak istenen de budur.

Kuantum Bilgisayarlar

29 Temmuz 2020

15:16

Kuantum Bilgisayarlar için bir yorum

Bilim, Bilişim

, , , , , , ,

Günümüz bilgisayarının temel yapı taşı transistörlerdir. Transistörler iki farklı gerilim seviyesinde bulunabilir; bunlardan biri ikili basamaklardan (bitlerden) “0”ı, diğeri ise “l “i temsil eder. Sıfır ve birlerin oluşturduğu bir sıra, çok büyük bir sayıyı temsil edebilir ve bilgisayar içinde bu sayı, bir başka büyük sayıyla toplanabilir, çıkarılabilir, çarpılabilir ve bölünebilir.* Öte yandan bir kuantum bilgisayarının temel yapı taşları süperpozisyon konumunda da bulunabilir.

Diğer bir deyişle, aynı anda hem “0”ı hem de ” l “i temsil edebilirler. Fizikçiler, kuantum bitlerini normal bitlerden ayırt edebilmek için, şizofren
kuantum bitleri (ya da “kubit”) terimini kullanmaktadır.

Tek bir kubit iki durumda (0 ya da 1 ) , iki kubit dört durumda (00, 01 , 10 ya da 11 ), üç kubit sekiz durumda bulunabilir ve bu şekilde devam eder.

Dolayısıyla tek bir kubit üzerinde aynı anda iki farklı işlem, iki kubitle dört farklı işlem, üç kubitle sekiz farklı işlem yapabilirsiniz ve kubit sayısı arttıkça, aynı anda gerçekleştirebileceğiniz işlem sayısı da 2 ‘nin kuvvetleri olarak artar. Bu sizi etkilemediyse, 10 kubitle aynı anda 1024 işlem ve yalnızca 100 kubitle milyarlarca işlem yapabileceğinizi söylemek isterim!

Hiç de şaşırtıcı olmayan bir şekilde kuantum bilgisayarlarının bu potansiyeli karşısında fizikçilerin ağzı sulanmaktadır. Kuantum bilgisayarlarının günümüz bilgisayarlarını bazı hesaplamalarda performans açısından silip geçeceği anlaşılmıştır. Geleneksel bilgisayarlar performans açısından kuantum bilgisayarlarının yanında geri zekalı gibi görünmektedir.

Fakat bir kuantum bilgisayarının çalışması için, dalga süperpozisyonları tek başlarına yeterli değildir. Dalga süperpozisyonlarının ihtiyaç duyduğu bir başka şey de, girişimdir.

Thomas Young tarafından 18. yüzyılda gözlemlenen ışığın girişimi, ışığın bir dalga olduğu konusunda herkesin ikna olmasını sağlayan esas çalışma oldu. 20. yüzyılın başlangıcında, ışığın aynı zamanda bir parçacık akımı olarak da davrandığı ortaya konduğunda ise Young’un çift yarık deneyi yeni ve umulmadık bir önem kazandı. Deney, mikroskobik dünyanın en merkezi özelliğini ortaya çıkarıyordu.