Ekonomist & Araştırmacı Barış Yalın Uzunlu, Fintechtime Mart 2024 sayısı için yazdı, “Kuantum Teknolojilerinde Kadınların Rolü”.

Geçmişte pek çok bilim kadını kuantum teknolojileri alanında devrim niteliğinde çalışmalar yaptı ve yapmaya da devam ediyor. Fakat ben yazımın ana kahramanı olarak kuantum teknolojilerinde yakın zamana dek cevapsız kalan en temel sorulardan birine verdiği dâhiyane yanıtla bilim dünyasını heyecanlandıran bir kadını seçtim: Urmila Mahadev’i.

“I was never thinking of graduation, because my goal was never graduation”

Urmila Mahadev

Kuantum Teknolojilerinde Kadınların Rolü

Bu yazı kuantum teknolojileri gibi fiziğin ve matematiğin sınırlarının zorlandığı, tüm düşünce kalıplarımızı yerle bir eden bir alanda bile kadınların ne denli öncü bir rol üstlendiği hakkında. Geçmişte pek çok bilim kadını bu alanda devrim niteliğinde çalışmalar yaptı ve yapmaya da devam ediyor. Rebecca Krauthamer,  Eleanor Rieffel, Karen Hallberg, Jessica Pointing, Michelle Simmons bu isimlerden yalnızca birkaçı. Fakat ben yazımın ana kahramanı olarak kuantum teknolojilerinde yakın zamana dek cevapsız kalan en temel sorulardan birine verdiği dâhiyane yanıtla bilim dünyasını heyecanlandıran bir kadını seçtim: Urmila Mahadev’i.

Matrix Reloaded filminde Neo ile Konsey Üyesi Hamann’ın konuşmasını hatırlayalım. Zion’da makine dairesinde yaptıkları sohbette Hamann Neo’ya şöyle der: Bir problem olmadıkça buraya neredeyse kimse gelmez. İnsanlar böyledir, çalıştığı sürece nasıl çalıştığıyla ilgilenmezler’. Bu bakış açısı her alanda olduğu gibi kuantum teknolojilerinde de mevcut. İsmi de Kuantum Doğrulama Problemi (Quantum Verification Problem). Problem temel olarak şu sorulara cevap aramaktaydı: Kuantum bilgisayarların doğru sonuçlar ürettiğine nasıl emin olabiliriz? Hatta kuantum bilgisayarların gerçekte kuantum ile alakalı bir iş yaptığını nasıl bilebiliriz? Kuantum bilgisayarlarının çalıştığını biliyoruz, ürettiği sonuçları yorumlayıp anlamlandırabiliyoruz, fakat bu sonuçlara nasıl ulaştığı hakkında neredeyse en ufak bir fikrimiz yok. İşte Urmila Mahadev’in doktora tezi olarak geliştirip yayınladığı bir yöntem sayesinde artık bu konuda bir fikrimiz var.

Urmila Mahadev doktor bir anne-babanın kızı olarak Los Angeles’ta dünyaya geldi. Berkeley’deki doktora danışmanı meşhur Bernstein-Vazirani algoritması ile bilinen Umesh Vazirani idi. Hedefi hiçbir zaman mezun olmak olmadı ve bunu açıkça belirtti, günümüzde tüm yüksek lisans öğrencilerine örnek olması gereken bir biçimde. Ulaştığı kısmi sonuçlar mezun olmasına yeter de artardı fakat o üzerinde çalıştığı probleme tam bir çözüm getirmeden üniversiteden ayrılmamaya karar verdi, bu kararı 8 senesine mâl olsa da. Her bilim insanında olması gereken iki özelliği fazlasıyla karşılayarak: Merak etme ve merakını giderene kadar tutkulu, disiplinli ve kararlı biçimde çalışma.

Varsayalım ki dizüstü bilgisayarımızda Python gibi popüler programlama dillerinden birini kullanarak bir sayıyı asal çarpanlarına ayıracak bir algoritma yazdık ve bu algoritmayı kullanarak bir hesaplama gerçekleştirdik. Sonuç doğru çıkmazsa,  gerçekleşen tüm adımları geriye doğru takip edebiliriz. Hatanın hangi adımda gerçekleştiğini tespit edip düzeltebiliriz. Fakat iş kuantum bilgisayarlara gelince iki büyük sorun ortaya çıkıyor:

Birincisi, kuantum bilgisayarlarındaki iç işleyişin inanılmaz derecede karmaşık olması. Yalnızca birkaç yüz kübitten oluşan bir sistemin iç işleyişini çözerek depolamak için görünür evrenden daha büyük bir sabit diske ihtiyacımız var. Yani, pratik olarak imkânsız.

İkincisi ise, bu işleyişi yazıp depolayabilecek kadar yerimiz olsa bile bunun asla ulaşılamayacak bir bilgi olması. Kuantum bilgisayarlarının iç işleyişi süperpozisyon ilkesi ile yakından bağlantılıdır ve dışarıdan en ufak müdahalede süperpozisyon durumu çöker, buna sistemi “gözlemek” de dâhil. Bazı şeyler sonsuza kadar bilinmez kalacak gibi gözüküyor, bu da bunun en güzel örneklerinden biri.

Herhâlde artık sisteme doğrudan ya da dolaylı yoldan hiçbir şekilde müdahale etmeden hesaplamaların doğruluğunun test edilmesinin ne kadar zor olduğunu anlamamız daha kolay. İşte Urmila Mahadev bunu başardı, hem de tek başına. Son derece detaylı ve teknik bir prosedür hazırlayarak. Henüz öğrenciyken bu kadar karmaşık bir prosedürü tek başına geliştirmesi başta Scott Aaranson ve Umesh Vazirani olmak üzere tüm bilim camiasını şaşkınlığa uğrattı. Çalışması 2018 yılında Paris’te düzenlenen ‘59th Annual IEEE Symposium on Foundations of Computer Science’ konferansında hem en iyi makale hem de en iyi öğrenci makalesi olmak üzere iki ödül birden aldı.

Prosedür oldukça teknik olduğundan burada detaylarına girmeyeceğim. Şu kadarını söyleyelim, Mahadev yöntemini Learning With Errors (LWE) adı verilen bir kuantum-sonrası şifreleme algoritmasının kuantum bilgisayarlarınca kırılamayacağı varsayımı üzerine kurdu. Aksi yönde iddialar da mevcut, örneğin başını MIT’den Alex Lombardi’nin çektiği bir ekip 2022 yılında aksini kanıtlayamasa da birçok temel kriptografik ilkel için, hatalarla öğrenme (LWE) varsayımı altında klasik güvenliği kanıtlamanın kuantum sonrası güvenlik anlamına gelmediğini gösteren bir çalışma yayınladı. Fakat tabii ki Urmila Mahadev’in bu varsayımı aksi ispatlanıncaya kadar geçerli.

Yazımı bitirirken ayrımcılığın hiçbir türlüsünün kabul edilemez olduğunun altını çizeyim. Maalesef, erkeklerin kadınlardan “üstün” olduğu veya sözde biraz daha yumuşatarak erkeklerin kadınlardan bazı alanlarda üstün olduğu gibi zavallı düşünceler ne kadar gelişmiş olursa olsun tüm toplumlarda hala mevcut. Günümüzde her ne kadar bu konuda farkındalık seviyesi artmış olsa da…

Dünyanın en eski medeniyetlerinden biri olarak kabul edilen, MÖ 4000’lerde ortaya çıkmış bir Mezopotamya uygarlığı olan Sümerlerde de durum farklı değildi. Bu alanda dünyada en önde gelen araştırmacılardan biri olan Muazzez İlmiye Çığ’ın da belirttiği üzere, Sümerler’de kadın hayatı ve iradesinin önemsenmediği ve erkeğin çok daha kolay bağışlandığı bir toplum söz konusu idi. Sümerlerin üzerinden 6,000 yıldan fazla bir zaman geçti; dile kolay, sayısız devrimler yaptık, içinde yaşadığımız doğayı, evreni ve hatta atom-altı dünyayı keşfetmeye başladık ama hala cinsiyet ayrımcılığı gibi akla zarar düşüncelerden kendimizi kurtaramıyoruz. Fakat kadınların tarih boyunca akla gelen her alanda muazzam başarıları var ve Urmila Mahadev’in keşfi buna harika bir örnek.