Halen kuantum bilişimin kablosuz şebekelerle bütünleştirilmesinin pratik zorlukları vardır. Öncelikle, bu alanda halen standart bir teknoloji yoktur. Örneğin, "klasik" bilgisayarlar bir şekilde standartlaştırılmıştır ve belirli bir şekilde çalışan belirli teknolojileri kullanırlar. Bunu iletişim teknolojilerine de genişletebiliriz. Kuantum hesaplama ve iletişimde, bu teknolojilerin gelecekte uygulanıp uygulanmayacağı henüz bilinmiyor çünkü bu teknolojilerin hala performansları, yetenekleri ve imkanları araştırılmakta.

 

Beşinci nesil (5G) kablosuz şebekeler yalnızca son beş yıldır mevcut olsa da, 6G şebekeleri şimdiden hızla planlanıyor. 2030 civarında piyasaya sürülmesi beklenen bu benzersiz teknoloji, yalnızca 5G'den çok daha yüksek veri hızları sağlamakla kalmayacak, aynı zamanda düşük gecikme sağlamak ve insanın, fiziksel ve sayısal deneyim alanlarını birleştirmek için yapay zekâ ve kuantum teknolojilerini de entegre edecek.

Kuantum teknolojilerinin yeni nesil şebekeleri ve özellikle 6G’yi mümkün kılmada önemli bir fonksiyonunun olacağı tahmin ediliyor. Buna rağmen kuantum bilişim, kuantum algılama veya kuantum iletişim teknolojileri 2030 ile 2040 yılları arasında sahip olacağımız şebekelerde rol oynayabilir mi acaba? Araştırmacılar özellikle iletişim şebekelerinde düşük gecikme elde etmeye ve aynı zamanda 6G'nin oluşturduğu sürdürülebilirlik ve güvenilirlik gerekliliklerini de karşılamaya odaklanıyorlar.

Kuantum iletişimi nedir ve klasik iletişimden nasıl farklıdır?

Klasik iletişimlerde, bilgi bitleri esas olarak elektromanyetik dalgalara eşlenir. Kuantum iletişimlerinde ve kuantum hesaplamalarında, bilgiyi atomik ve atom altı sistemlerin özelliklerine eşlersiniz. Yani, örneğin, bir parçacığın özelliklerini veya bir atomdaki elektron spinini veya enerji seviyelerini alırsınız.

6G şu anda ne kadar ilerledi?

Normalde, her nesil mobil kablosuz şebekeyi (hücresel şebeke) geliştirmek için genelde on yıllık bir süre gerekir. 6G’nin 2030 ile 2040 arasında konuşlandırılması hedefleniyor. Şu anda, kuantum bilgisayarlarda sahip olduğumuz kübit [kuantum biti] miktarı sınırlıdır, ancak önümüzdeki on yılda, kuantum bilgisayarlarının birkaç kübit daha kullanabileceği düşünülmekte. Kuantum hesaplama teknolojilerinin 5 ila 10 yıl içinde ulaşabileceği hazır olma durumunu araştırmak, potansiyel ve uygulanabilirliğini anlamak çok önemlidir.

6G, 5G'yi nasıl geliştirecek?

5G, ilk kez iletişim şebekelerinde sanallaştırma paradigmasını tanıttı. Buradaki fikir, donanım işlevlerinin herhangi bir bilgi işlem şebeke düğümünde (örneğin bir sunucu) çalışabilen yazılım modülleri olarak soyutlanıp uygulanabilmesidir. Bu, bulut/sınır bilişim vizyonudur. 6G'de vizyon, donanım altyapısını tamamen soyutlayarak şebeke kontrol düzlemi tarafından dinamik ve uyarlanabilir bir şekilde yönetilebilen 'yazılım sürekliliği' olarak adlandırılan bir yapıya dönüştürmektir. Bu şebeke yazılımlaştırması, bilişimi (computing: hesaplama) iletişim şebekelerinde önemli bir paradigma haline getiren şeydir.

Bir diğer temel unsur ise şebeke içi zekadır. Bu, makine öğrenimini veya yapay zekayı yalnızca bir hizmet olarak değil, aynı zamanda şebeke yönetimi ve operasyonları için de uygulamak anlamına gelir. Ardından, semantik (anlamsal), Shannon sonrası ve hedef odaklı iletişimler, iletişim paradigmalarını yeniden şekillendirmek ve iletişim kaynaklarının daha verimli kullanılmasını sağlamak için 6G'yi destekleyecektir.

Son olarak, 6G aynı zamanda bir "şebekelerin şebekesi" olacaktır. 6G vizyonu, farklı türdeki karasal kablosuz ve kablolu teknolojilerin karasal olmayan şebekelerle (örneğin uydular, dronlar, insansız hava araçları vb.) birlikte çalışmasını sağlayan bir şebekeler 'ekosistemini' gerçekleştirmeyi amaçlamaktadır. Bu, 6G'nin Dünya'nın herhangi bir yerine sorunsuz bir şekilde bağlanmasını sağlayacaktır.

6G hangi önemli gelişmeleri sağlayacak?

İnsanın duyusal deneyiminin, çevrenin ve “sanal dünyaların” karma bir “gerçekliğe” dönüşmesi gerçekten önemli bir ilerleme olacaktır (örneğin, kullanıcının fiziksel olarak bulunmadığı bir alanda sanki oradaymış gibi görünmesini veya uzaktaki alanı etkilemesini sağlayan teknolojiler). Sonra, belirli işbirlikçi görevleri sorunsuz bir şekilde gerçekleştirmek için robotların ve makinelerin uzaktan kontrolü, endüstri, sağlık ve eğitimdeki çeşitli alanları önemli ölçüde ilerletecektir.

6G teknolojisi hangi alanları en fazla etkileyecek?

6G, endüstrideki işi önemli ölçüde artıracaktır. Tek bir işçi, farklı türdeki robotlar ve makinelerle işbirliği içinde farklı görevleri yerine getirebilecek ve işçinin üzerindeki fiziksel stresi azaltacaktır. Sonraki adım, becerileri demokratikleştirmek (genele yaygınlaştırmak) ve sağlığı daha verimli, etkili ve uygun fiyatlı hale getirmektir. Bu arada dokunsal İnternet ise diğer önemli teknolojik yeniliği ortaya koyacaktır.

Dokunsal İnternet nedir?

Son on yılda 5G ile başlayan fikir, şebekeye kontrol ekleyebilir miyiz? Bir insan uzaktan bir robotu kontrol edebilir mi? Bunu yapmak için yalnızca görsel-işitsel bilgilere güvenmeniz yetmez, aynı zamanda dokunma duyusunun iletilmesine de ihtiyacınız vardır. Bunu uzaktan bir ameliyat yaparken veya bir fabrikada bir robotu kontrol ederken hayal edebilirsiniz. Dokunmanın his geri bildirimine sahip olmadan çalışamazsınız. Bu, gerçek nesnelerin sanal nesnelerle karma bir gerçeklikte sorunsuz bir şekilde etkileşime gireceği metaverse için kesinlikle temel bir dayanak olacaktır.

6G teknolojisinin uygulanmasında karşılaşılan temel zorluklar nelerdir?

Çok sayıda temel zorluk var. 6G, şebekeler ve teknolojilerden oluşan bir ekosistemdir. Tüm bu teknolojilerin, hizmetler ve dikeyler tarafından ihtiyaç duyulan uçtan uca performansları sağlamak için birbirleriyle sorunsuz bir şekilde entegre olması gereklidir.

Ana darboğazlardan biri gecikmedir. Örneğin, düşük gecikmeli iletişimlerin uçtan uca 1 ila 10 milisaniye gecikme gerektirdiği Dokunsal İnternet'in gereksinimlerini hayal ederseniz, her teknolojinin ve şebekenin her düğümünün verdiği gecikmelerin toplamının bu değer aralığını karşıladığından emin olmanız gerekir. Sonra, bu gecikme hedefi enerji verimliliği, güvenilirlik, kitlesel bağlantı ve yüksek veri iletimiyle eş zamanlı olarak gerçekleştirilmelidir. Bu kritik zorluktur.

Halen kuantum bilişimin kablosuz şebekelerle bütünleştirilmesinin pratik zorlukları vardır. Öncelikle, bu alanda halen standart bir teknoloji yoktur. Örneğin, "klasik" bilgisayarlar bir şekilde standartlaştırılmıştır ve belirli bir şekilde çalışan belirli teknolojileri kullanırlar. Bunu iletişim teknolojilerine de genişletebiliriz. Kuantum hesaplama ve iletişimde, bu teknolojilerin gelecekte uygulanıp uygulanmayacağı henüz bilinmiyor çünkü bu teknolojilerin hala performansları, yetenekleri ve imkanları araştırılmakta.

Örnek vermek gerekirse, süperiletkenlik, fotonik, hapsolmuş iyonlar,  vb. gibi tamamen farklı teknolojilere dayalı çeşitli kuantum bilgisayarları görüyoruz. Hangi teknolojinin uygulanacağını henüz bilmiyoruz çünkü hangi teknolojinin gelecekteki iletişim şebekelerinin gereksinimlerini karşılamak için en iyi olacağını da bilmiyoruz. Faydalarını ve sınırlarını görmek için tüm bunların araştırılması gerekiyor.

6G'deki temel performans göstergelerinden biri enerji verimliliğidir. Bazen, 6G ölçütlerinin birini hedefleyen ancak hepsini aynı anda hedeflemeyen bazı kuantum teknolojilerini kullanma çözümleri önerilmekte. 6G'de, bazen kritik uzlaşmalara neden olan farklı ölçütleri aynı anda karşılamak gerekir. Örneğin, şebekede yüksek güvenlik ve güvenilirlik sağlamak istiyorsanız, güvenliğin bir hesaplama yükü ve bir iletişim yükü vardır ve bunlar da daha fazla enerji gerektirir.

Kuantum hesaplamayı şebekelerde uygulamada önemli bir zorluk, çeşitli platformların enerji kullanımını şeffaf ve eksiksiz bir şekilde hesaplamak, hesaplama süresi, güvenilirlik ve sağlayabileceğiniz gerçek hesaplama kübitlerinin miktarı ile ilgili takaslar için gerçek enerjiyi hesaba katmaktır. Şu anda kuantum bilişimde enerji ile ilgili tartışmalara çok sık rastlanmamaktadır.

Kuantum bilişim 2030 yılına kadar 6G şebekelerine entegre edilebilecek kadar gelişmiş olacak mı?

Önceki nesillerde olduğu gibi, 6G'nin topluma yayılması 2030'dan itibaren başlayacak ve önümüzdeki on yıl boyunca artacaktır. Şebeke bağlantısını her yerde kullanılabilir hale getirmek, çeşitli ülkelerdeki farklı endüstriyel oyuncular tarafından yatırım yapılmasını da gerektirecektir.

Kuantum bilişimin 6G'ye entegrasyonunun gelecek on yılın ikinci yarısında, belki de 2035'ten 2040'a kadar geniş topluluklar üzerinde daha etkili olacağı düşünülmekte. Bu, büyük ölçüde bu teknolojiler için araştırma, endüstri ve standardizasyondaki gelişmelere bağlı olacaktır. Kuantum bilişimin rolü, mevcut hesaplama merkezlerinin donanımını hızlandırmak olabilir. Bununla birlikte, ilerleme aynı zamanda yalnızca hesaplama süresini dikkate almayan gerçek bir kuantum avantajının kanıtında da yatmaktadır.

Kuantum bilişimin yardımıyla düşük gecikmeye ulaşma hedefimize ulaşırsak, bundan ilk faydalanacak olanların sanayi, eğitim sistemi ve sağlık sistemleri olacağı tahmin edilmekte.