Yapay zekâ ve kuantum fiziği iki ayrı evren gibi görünür.
Biri algoritmaların, diğeri atom altı parçacıkların dünyasıdır. Ancak İtalya’dan gelen yeni bir araştırma, bu iki alanın sandığımızdan çok daha derin bir noktada birleştiğini ortaya koydu.
İtalyan araştırmacılar, optik devrelerden geçen özdeş fotonların kendiliğinden bir Hopfield Ağı gibi davrandığını keşfetti. Çalışma 18 Şubat’ta Physical Review Letters dergisinde yayımlandı ve ışığın kuantum davranışı ile yapay sinir ağları arasında doğrudan bir fiziksel bağ kurdu.
Çalışmayı Yürüten Kurumlar
Araştırma;
CNR-Nanotec
Istituto Italiano di Tecnologia
Università del Salento
Sapienza Università di Roma
iş birliğiyle gerçekleştirildi.
Hopfield Ağı Nedir ve Neden Önemlidir?
Hopfield Ağı, insan beyninin çağrışımsal hafızasını matematiksel olarak modelleyen bir yapıdır. Bir bilgiyi eksik veya bozuk biçimde verseniz bile, sistem onu tamamlayarak doğru hatırlar.
Bu modelin kurucusu olan John Hopfield, yapay sinir ağlarının temellerine yaptığı katkılar nedeniyle 2024 Nobel Fizik Ödülü’ne layık görüldü.
İtalyan ekip ise şunu gösterdi:
Elektronik çipler kullanmadan, yalnızca kuantum girişim (quantum interference) sayesinde, fotonlar bir “associative memory” gibi davranabiliyor.
Yani bu sistemde fotonlar sadece veri taşıyıcısı değil. Kendileri “nöron” gibi çalışıyor.
Sistem Nasıl Çalışıyor?
Araştırmacılar:
Süperpozisyon halindeki özdeş fotonları
Optik modlara dağıttı
Binary faz kaydırıcılar ve interferometre kullandı
Ortaya çıkan çıktı istatistikleri, genelleştirilmiş bir Hopfield Hamiltonyeni ile tanımlanabiliyor.
Basitçe söylemek gerekirse:
Işık, fizik yasaları gereği hafıza davranışı sergiliyor.
Hafıza Sınırı ve “Kuantum Black-Out”
Sistem biyolojik beyinlere benzer bir kapasite sınırı gösteriyor.
Belirli bir miktar bilgi depolandığında sistem doğru şekilde geri çağırabiliyor. Ancak veri hacmi arttığında, sistem “spin glass” adı verilen düzensiz bir faza geçiyor ve hafıza çöküyor.
Bu kavram, düzensiz sistemler üzerine yaptığı çalışmalarla 2021 Nobel Fizik Ödülü’nü kazanan Giorgio Parisi’nin araştırmalarıyla doğrudan bağlantılı.
Yani bu çalışma, iki farklı Nobel geleneğini bir araya getiriyor:
Yapay sinir ağları
Düzensiz fiziksel sistemler
Veri Merkezleri İçin Yeni Bir Dönem mi?
Araştırmanın en dikkat çekici tarafı pratik potansiyeli.
Ekipten Luca Leuzzi’ye göre bu tür fotonik bellek sistemleri, mevcut veri merkezlerine kıyasla çok daha düşük enerji tüketimiyle yüksek performans sağlayabilir.
Uluslararası Enerji Ajansı verilerine göre küresel veri merkezlerinin elektrik tüketimi 2026’da 500 terawatt-saat seviyesini aşabilir. 2030’a kadar bunun iki katına çıkması bekleniyor.
Eğer hesaplama ışıkla yapılabilirse:
Isı kaybı azalır
Enerji tüketimi düşer
AI altyapıları daha sürdürülebilir hale gelir
Bu, yapay zekânın büyüme krizine çözüm olabilir.
Işık Artık Bir Hesaplama Laboratuvarı
Çalışmanın ortak yazarlarından Fabrizio Illuminati’ye göre ışık artık sadece bir taşıyıcı değil; karmaşık doğal ve yapay sistemleri modelleyebilen bir deney ortamı.
Bu şu anlama geliyor:
Kuantum fotonik devreler gelecekte yalnızca hesaplama için değil; iklim modelleri, biyolojik ağlar ve sinir sistemleri gibi karmaşık yapıları simüle etmek için de kullanılabilir.
Dijipedya Yorumu
Bu araştırma bize şunu gösteriyor:
Yapay zekâ sadece yazılım değildir. Fizik, özellikle kuantum fiziği, geleceğin hafıza ve hesaplama mimarisini yeniden yazıyor.
Eğer fotonlar gerçekten çağrışımsal hafıza davranışı sergileyebiliyorsa, yarının yapay zekâ sistemleri silikon yerine ışık tabanlı olabilir.
Ve belki de ilk kez, “ışık hızında düşünmek” yalnızca bir metafor olmaktan çıkıyor.
