Çin'i süper güce dönüştüren adam

29 Eylül 2017 tarihinde Micius adındaki bir Çin uydusu dünyanın ayrı iki ucundaki şehirler olan Viyana ve Pekin arasında dışarı sızdırılamayan bir video konferansın yapılmasına olanak sağladı. Bu uydu gece gökyüzünde saatte 29 bin kilometre hızla süzülürken Pekin’in kuzeydoğusuna arabayla birkaç saatlik mesafede olan Xinglong’daki yer istasyonuna küçük bir veri paketi ışınlamıştı. Bir saatten kısa bir süre sonra ise yine aynı uydu Avustralya’nın üzerinden geçiyor ve Graz şehri yakınındaki bir istasyona başka bir veri paketi gönderiyordu. Bu paketlerin içinde güvenli veri transferi için gerekli şifreleme anahtarları vardı. Bu olayı özel kılan ise bu uydu tarafından gönderilen anahtarların hassas bir kuantum formunda fotonlar şeklinde kodlanmış olmasıydı. Onları gizlice dinlemeye yönelik her türlü girişim bu kuantum formunu bozacak, bilgileri yok edecek ve davetsiz bir misafir olduğu sinyalini verecekti. Bu onun klasik bitler halinde yani okunabilen ve kopyalanabilen 1’ler ve 0’larla temsil edilen elektrikli veya optik sinyaller dizininden açık ara farkla çok daha güvenli olduğu anlamına geliyor. Video şifreleme konvansiyoneldir ama kuantum öyle değil. Çünkü kuantum anahtarlarının deşifre edilmesi gerekiyor ve bu anahtarların güvenilirliği garanti. Bu özellik bu anahtarlara dünyanın ilk kuantum- şifrelemeli kıtalararası video bağlantısı unvanını kazandırıyor. Bu büyük başarının arkasında duran adam ise Jian-Wei Pan. “Çin’in Caltech’i” (California Teknoloji Enstitüsü)” olarak adlandırılan Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nde (USTC) bir profesör olan, 48 yaşındaki Pan, bugüne kadar bu ülkede kendisinin bilim yıldızı olarak görülmesini sağlayan çok sayıda buluşa imza attı. Araştırmaları Başkan Xi Jinping tarafından da çoğu kez takdir edildi ve adı ulusal medyada sıklıkla “kuantumun babası” olarak geçti. 

LİDER OLMA ŞANSI Kuantum iletişimleri ve bilgisayarları halen yeni yeni olgunlaşıyor. Ancak bu teknolojiler, Çin hükümetinin 2030 yılına kadar hayata geçirilmesini istediği teknolojik “mega-projeler” arasında en önemli olanları. Çinliler tıpkı geçmişte bilgisayar ve enformasyon devriminin kıvılcımını çakan ve bugün ona hükmeden ABD’nin yaptığı gibi bu sefer doğmakta olan kuantum çağına kendilerinin liderlik etmesini arzu ediyor. 2011 yılında Çin Bilimler Akademisi’ne gelmiş geçmiş en genç üye olarak seçilen Pan ise bu çabaların tam da merkezinde yer alıyor. Pan, uluslararası iş birliğinin öneminden her fırsatta bahsediyor. Ancak Çin’in teknoloji alanında yaşanacak bir sonraki değişimi şekillendirmek için önünde eşi benzeri olmayan bir fırsat yattığını da açıkça söylüyor. “Biz modern enformasyon biliminin doğuşunda sadece bir takipçi ve öğrenci konumundaydık. Bugün ise lider olma şansımız var” diyor. Pan’ın ihtiraslı hedefleri arasında süper güvenli bir kuantum ağı oluşturan ve tüm dünyayı kapsayan bir uydular takım yıldızı yaratma planı var. Ayrıca yapılacak işler listesinde son derece güçlü kuantum bilgisayarlar üretme konusunda ABD’yi yakalamak ve hatta onu geçmek de yer alıyor. Bu makinelerdeki temel hesaplama birimleri, bit’lerin tersine 1 ve 0 kuantum formunu aynı anda temsil edebilen qubit’lerden ibaret. Kuantum bilgisayarlar qubit’leri, iç içe geçme olarak bilinen neredeyse mistik bir fenomen aracılığıyla birbiriyle bağdaştırarak işlemci gücünde üssel artışlar yaratabiliyor. Gelecekte bu makinelerle günümüz klasik bilgisayarları için yürütülmesi fevkalade zor bir iş olan kimyasal reaksiyon simülasyonları yapılarak onlardan yeni malzemelerin ve ilaçların keşfedilmesinde faydalanılabilir. Bu makineler aynı zamanda yapay zekanın da önünü büyük bir hızla açabilir. Kuantum anahtar dağılımı (QKD) kullanan güvenli ağlar finansal işlemler gibi hassas verilerin transferini yapabilir ve askeri operasyonlar ile iletişimler için en üst gizliliği sağlayabilirler. Araştırmacılar ayrıca denizaltıların uydu sinyallerine bel bağlamalarına gerek kalmaksızın yol almalarını sağlayan kuantum sensörler ile “izinsiz uçan” uçakları tespit edebilen kuantum radarları üzerinde de çalışıyor. 

ORTAK ÇABALAR Kuantum teknolojilerinde yaşanan keskin ABD-Çin rekabetine rağmen, antik bir Çin bilim insanı ve filozofunun adını taşıyan Micius uydusunca mümkün kılınan video konferansı aslında tamamen uluslararası bir yardımlaşmanın ürünüdür. Bu buluş Pan liderliğindeki bir ekiple Avusturya Bilimler Akademisi’nde bir kuantum fizikçisi olan Anton Zeilinger liderliğindeki başka bir ekibin iş birliği sonucunda yaratılmıştı. Zeilinger 1990’lı yıllarda Pan’in doktora danışmanıydı ve bu genç Çinli öğrencideki cevheri daha o zaman fark etmişti. Zeilinger o günleri, “Pan buraya geldiğinde yüzde 100 teorik fiziğe odaklanmıştı. Ancak ben onun çok daha fazlasını yapabileceğini sezdiğimden ona deneyler yapmaya yönelmesini önerdim ve o bunu da gayet güzel başardı” sözleriyle anımsıyor. Pan o kadar başarılıydı ki eski öğrencisi 2011 yılında kıtalararası QKD için kendisine iş birliği yapmayı teklif ettiğinde Zeilinger mutluluktan havalara uçtu. Pan’in ekibi uzay tabanlı bir sistemin çalışabilirliğini ispat etmek için zaten yıllardır deneyler yapıp duruyordu. Nihayetinde sadece bu işe adanmış bir uydu yaratmak için Çin hükümetinden yeşil ışık almış ve bu uyduyu 2016 yılında uzaya fırlatmıştı. QKD’yi yeryüzünde çalıştırmak zaten yeterince zordu. Bu işi uzaydan yapmak ise uydunun sinyallerini yer istasyonlarına göre doğru bir şekilde konumlandırmaktan tutun da atmosferde kaybolup giden fotonların sayısını azaltmaya kadar yığınla ekstra soruna çözüm bulunması anlamına geliyordu. Toronto Üniversitesi’nde fizik profesörü olan Hoi-Kwong Lo, gözlemcilerin bu sunumdan müthiş etkilendiklerini söylüyor. “Çin’de sırf kuantum işine adanmış muazzam boyutta kaynak var ve bu durum onların başka ülkelerin yapamayacaklarını başarabilecekleri anlamına geliyor” diyor. Çin’in diğer başarıları arasında dünyanın en uzun karasal QKD ağını kurmuş olması da var. Pekin ile Şangay arasındaki 2 bin 32 kilometre uzunluğundaki bu yer hattı da Pan’in bir eseri ve buradan ara istasyonlara kuantum şifreli anahtarlar gönderilerek finansal ve diğer hassas verilerin gönderilmesi için ultra güvenli bir altyapı sunuluyor. Ayrıca bazı Çin şehirlerinin belediyeleri de kendi ağlarını kuruyor. Çin’in bunun gibi kuantum projelerine ne kadar yatırım yaptığını anlamak pek kolay değil zira hükümet programlarının fonlamalarında şeffaflık aramak boşuna bir çaba. Ancak Pan, Çin’in bir sonraki ulusal kuantum planına tahsis edilen paranın en azından Avrupa’nın geçenlerde başlattığı 10 yıl süreli ve 1 milyar Euro (1,1 milyar dolar) bütçeli Quantum Technologies Flagship projesiyle aynı boyutta olacağını söylüyor. 

“GELECEĞİN İŞ GÜCÜNÜ YARATMAK” Her ne kadar para önemli olsa da Çin’in başarıyı yakalaması uydulara ve diğer projelere akıtılan finansmandan çok daha önemli. Bu ülke genç araştırmacılarını yurt dışına Zeilinger gibi uzmanlardan eğitim almaları için gönderiyor. Sonra onları çalışmalarını anavatanlarında sürdürmeye ikna etmeye dayalı stratejisinden de son derece kazançlı çıkıyor. Çin’de bugün çok miktarda kaliteli bilimsel kuantum araştırması yapılıyor ve kuantum iletişimleri ile kuantum kriptografisi gibi alanlarda tescil edilmiş Çinli patentlerin sayısında öylesine büyük bir patlama yaşanıyor ki bunlar ABD ve diğer yerlerde tescil edilenleri açık ara farkla geride bırakıyor. Bu ülke kuantum araştırmalarını daha da kamçılamak için 2020 yılında Hefei’de açılması beklenen Ulusal Kuantum Enformasyon Bilimleri Laboratuvarı’na 1 milyar dolar yatırdı. Burada fizik, elektrik mühendisliği ve malzeme bilimi gibi geniş bir yelpazeye yayılan farklı disiplinlerden uzmanların bir araya getirilmesi hedefleniyor. Bu paranın bir kısmı kuantum araştırmacılarının eğitileceği aynı bölgede yer alacak yeni bir USTC yerleşkesine harcanacak. Pan, “Biz kuantum teknolojisinde geleceğin iş gücünü yaratmak için çok sıkı çalışıyoruz” diyor. Daha şimdiden USTC içinde teknoloji şaheseri bir kuantum bilimi ve kuantum fiziği merkezini kurdu bile. 2018 Haziran’ında bu merkezdeki bir ekip 18 tanesini bir araya getirmek suretiyle qubit’leri birleştirmede dünya rekoru kırdıklarını duyurmuştu. Bu gibi geleceğe yönelik adımlar nihayetinde bizi günümüzdeki en güçlü konvansiyonel süper bilgisayarların bile başaramadığı çetrefilli işlerin kolaylıkla üstesinden gelebilen bir kuantum makinesinin olacağı günlere taşıyacak. Ayrıca uzaydaki çabalarda ölçek artırmaya yönelik ihtiraslı planlar da yok değil. Pan önümüzdeki dört ila beş yıl içinde Çin’in uzaya dört tane daha alçak yörüngeli kuantum uydusu fırlatacağını ve onları kısa bir süre sonra yüksek yörüngeli sabit bir diğerinin izleyeceğini söylüyor. Uzun vadeli vizyonda ise günümüzdeki sürümünü gölgede bırakabilecek kıtalararası ve kuantum güvenlikli bir internet yaratmak var. Gözünü çok daha ilerilere diken bu teknoloji bir gün akıllı telefonlardan dizüstü bilgisayarlara kadar her şeyin güvenliğini sağlamak için kullanılabilecek. 

LİDER Mİ YOKSA NAL TOPLAYAN MI OLMAK? Peki Çin gerçekten henüz yeni doğmakta olan kuantum çağına ağırlığını koyup hükmetmeye mi başlıyor? Eğer bu olursa acaba bu egemenliğiyle ne yapacak? Bu sorulardan ilkinin cevabı pek net değil. Her ne kadar Micius ve yer istasyonlu QKD ağları Çin’e şimdilik güvenli kuantum iletişimlerinde büyük bir avantaj sağlıyor olsa da iş kuantum bilgisayarlara geldiğinde Çin halen ABD’nin gerisinde kalıyor. Ancak Pan’in ekibinin qubit’leri birleştirmekteki başarısının da gösterdiği üzere, Çin çok hızlı ilerleme kaydediyor. Ayrıca Alibaba ve Baidu gibi büyük Çinli şirketler de kuantum bilgisayarlara yoğun bir şekilde yatırım yapıyor. Örneğin Alibaba geçenlerde IBM ve Rigetti gibi ABD’li şirketlerin girişimlerine benzer şekilde insanların kuantum işlemcileri deneyebilecekleri bir bulut bilişim hizmetini kullanıcılarına açmış durumda. Bir MIT profesörü olan ve kuantum bilgisayarların öncüsü sayılan Isaac Chuang, Çin’in kuantum biliminde bu kadar başarılı olmasının nedenlerinden birinin de hükümetinin araştırma grupları, Çin Bilimler Akademisi ve bu ülkedeki üniversiteler arasında kurulan yakın koordinasyon olduğunu söylüyor. Avrupa’nın artık bu gibi yardımlaşmaları destekleyecek kendine ait bir kuantum master planı var. Oysa ABD teknoloji geliştirmeye ve geleceğin kuantum iş gücünü yaratmaya yönelik kapsamlı bir strateji oluşturmakta beklenildiğinden yavaş kalıyor. Diğer yerlerde ne olursa olsun şurası kesin ki Çin geleceğe oynamaya devam edecek. Pan burada ticari fırsatlara da dikkat çekiyor. Şirketler hassas bilgilerinin transferinde daha şimdiden Pekin-Şangay ağını kullanmaya başladı bile. Pan ise bu arada farklı kıtalardaki veri merkezlerinin kurmayı planladığı kuantum uydularından oluşan takım yıldızı aracılığıyla birbirlerine güvenle bağlanabileceği günün gelmesini hayal ediyor. Elbette bu uydulardan askeri amaçlar doğrultusunda da faydalanılabilir. Washington DC’deki bir düşünce kuruluşu olan Yeni Amerika Güvenlik Merkezi’nden Elsa Kania, Çin’in silahlı güçlerinin çeşitli bölümlerinin kuantum iletişimleri, sensörleri ve radarları hakkındaki araştırmaları fonladığını söylüyor. Çin’in en büyük savaş gemisi ve denizaltı üreticilerinden biri olan China Shipbuilding Industry Corporation gibi devasa şirketler kuantum projelerinde üniversitelerle birlikte çalışıyor. Eğer Çin bu teknolojinin kendisine askeri bir avantaj kazandıracağını düşünürse, o zaman uluslararası iş birliklerinden çekilerek inovasyonları kendine saklayabilir. Daha iyimser bir bakış açısına göre ise Çin bugüne kadar kendisinin bir kuantum süper güce dönüşmesine yardımcı olan türden teknoloji mübadelelerine açık olmayı sürdürebilir ve yeni bir kuantum bazlı veri ekonomisinden kârlı çıkmak için tüm yolları deneyebilir. Çin’in bu alanda liderliği ele geçirme olasılığı onun üst seviye devlet yöneticilerini de ikna etmişe benziyor: Başkan Xi Jinping bile kamuoyuna yaptığı bir konuşmada kuantum biliminin “yeni bir endüstri devrimi”nin kapılarını ardına kadar açtığını söylemişti. Sonuçta hangi senaryo gerçekleşirse gerçekleşsin, Çin başarısını sürdürmek için yoğun bir şekilde kuantumun babasının çabalarına bel bağlıyor olacak.