Stratosferik Quantum Veri Merkezleri: Sonraki Bulut

Şimdi “bulut hesaplama” kelimesi literal olarak gerçekleşirse ne olur? Bilim adamları, kuantum hesaplama ile ilgili temel sorunlardan birini çözmek için stratosferde gelişmiş bilgisayarlar dağıtmayı araştırıyorlar.

Dağıtıldığında, bu benzersiz sorun çözme yolunun soğutma maliyetlerinde tasarruf sağlayabileceği ve “bulut hesaplama” kavramını tamamen değiştirebileceği öngörülüyor.

TL;DR

• • Kuantum bilgisayarlar aşırı soğutma gerektirir ve mevcut kriyojenik sistemler kuantum veri merkezlerini pahalı, enerji yoğun ve ölçeklendirme açısından zor hale getirir.

  • KAUST araştırmacıları, kuantum işlemcilerini stratosferik Yüksek İrtifa Platformlarına (HAP) yerleştirme önerisini sunuyor. Stratosferin doğal olarak soğuk sıcaklıklarını kullanarak soğutma talebini %21 oranında azaltmayı hedefliyorlar.

• Hava taşıtları, güneş enerjisi, serbest uzay optik bağlantıları ve röle balonları ile yerleşik veri merkezleri ile bağlantılı olarak esnek, hareketli hesaplama kapasitesi sunacak.

• Erken modelleme, bu yaklaşımın daha düşük hata oranlarıyla daha fazla kubiti destekleyebileceğini ve kuantum hesaplama ile bulut hesaplamanın literal olarak bulutlarda birleştiği bir geleceğe işaret edebileceğini gösteriyor.

Kuantum Veri Merkezlerinin Artan Soğutma Maliyeti

Kuantum bilgisayarlar bir tür bilgisayardır ve kuantum mekaniğini kullanarak klasik bilgisayarlardan çok daha hızlı kompleks hesaplamalar gerçekleştirebilir.

Klasik bilgisayarlardan farklı olarak, kuantum bilgisayarlar bitler (yani sıfır veya bir) yerine kubiti kullanır. Kubitler aynı anda birden fazla durumda bulunabilen süperpozisyon ve birbirleriyle bağlantılı olabilen kuantum bağlantısı gibi özelliklere sahiptir.

Kubitler temel veri birimi olarak kullanıldığında, kuantum bilgisayarlar gelişmiş paralel hesaplamalar gerçekleştirebilir ve önemli ölçüde artırılmış depolama kapasitesi sunabilir.

Ancak kubitler çok hassastır ve çevresel gürültüye karşı oldukça duyarlıdır.

Kuantum sistemlerinin çoğu aslında birkaç mK ile 10K arasında sıcaklıklarda çalışır.

Bu nedenle, kuantum veri merkezleri (QDC) bir görevi geleneksel bir merkezden iki kat daha hızlı tamamlayabilse de, enerji yoğun kriyojenik soğutma sistemlerinin kullanımı nedeniyle on kat daha fazla enerji tüketirler.

Sonuç olarak, QDC’lerin termodinamik yönlerini soğutma enerji tüketimini azaltmak için incelemek gerekir.

Veri merkezlerinde kuantum çipleri için kullanılan bazı ana soğutma teknikleri lazer soğutma, dilüsyon soğutma ve puls tüp soğutma olup, gelişmiş teknolojiler arasında süper sıvılarda manyetokalorik etki (manyetik malzemelerin manyetik alan uygulandığında ısındığı ve alan kaldırıldığında soğuduğu bir fenomen) kullanılması da ivme kazanıyor.

Bir başka teknik, kuantum devrelerini süper akışkan özelliklerine sahip olan nadir kriyojenik sıvı Helium-3’e daldırmayı içerir.

Ancak kubitler için kriyojenik ortamları elde etmek ve korumak önemli maliyet ve enerji gerektirir ve bu da kuantum hesaplama benimsemesine ve ölçeklenmesine önemli bir engel oluşturur.

Bu, yüksek performanslı kuantum hesaplama gerçekleştirebilecek yenilikçi mühendislik yaklaşımlarını gerektirir.

KAUST araştırmacılarının bir çalışması bunu başarmış ve kuantum işlemcilerini stratosferik Yüksek İrtifa Platformlarına (HAP) dağıtmayı önermiştir.

İşlemciler, yaklaşık 20 kilometre (12.4 mil) irtifada, -50°C (-58°F) sıcaklıkta stratosferde uçan hava taşıtlarında barındırılmaktadır.

Araştırmacılar, bu doğal olarak soğuk koşulları kullanarak QDC’lerin soğutma talebini önemli ölçüde azaltmayı ve sürdürülebilir, yüksek performanslı kuantum hesaplama gerçekleştirmeyi hedefliyorlar.

Hava Taşıtlarını Güneş Enerjili Kriyojenik Veri Merkezlerine Dönüştürme

Suudi Arabistan’ın King Abdullah Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden (KAUST) araştırmacıların yeni önerisi, npj Wireless Technology¹ dergisinde yayımlandı ve stratosferde hava taşıtları veya zeplinler kullanarak kuantum bilgisayarlar dağıtmak için yeni bir çerçeve sunuyor.

Ayrıca, benzersiz yaklaşımın yeşil, esnek olarak dağıtabilir kuantum hesaplama için üst atmosferde üstün enerji verimliliği sunduğunu ve geleneksel yerleşik veri merkezlerinden daha iyi hesaplama performansı gösterdiğini kanıtladı.

“Hava taşıtı, bulutlar ve hava sistemlerinin üzerinde çalışarak, öngörülebilir ve engelsiz güneş ışıması elde eder.”

– Lider yazar, Basem Shihada, KAUST

Stratosferin soğuk koşullarından yararlanmak için, ekip Kuantum Hesaplama Etkili Yüksek İrtifa Platformları (QC-HAP) önerisini sunuyor.

Bu stratosferik hava taşıtları, kuantum cihazlarını içeren kriyostatlar ile donatılacak ve gerekli kriyojenik sıcaklığı korumak için tasarlanacak.

Evet, kuantum durumlarını korumak için kriyostatlar hala gerekli ancak bu irtifada doğal olarak düşük ambient sıcaklıklar, kriyojenik soğutma için gereken enerjiyi önemli ölçüde azaltıyor.
Swipe to scroll →

Ayrıca, hava taşıtları güneş panelleri ile donatılacak ve güneş ışığını elektrik enerjisine dönüştürecek, lityum-sülfür piller ise gece boyunca ve bozucu hava koşullarında sorunsuz çalışmayı sağlayacak.

Araştırmaya göre, stratosferik kuantum hesaplama sistemlerinin güvenilirliği üzerinde kozmik ışınların, güneşin ürettiği yüksek enerjili parçacıkların etkisi ihmal edilebilir.

Stratosferde konumlandırılan QC-HAP’ler, yerleşik kuantum veri merkezileri ile bağlantılı olacaktır.

Bunun için, HAP’ler, serbest uzay optik (FSO) iletişim yoluyla ışık dalgaları ile bilgi gönderecek.

Bulutlu koşullarda, radyo frekanslı bağlantılar yedek olarak hizmet verecek.

Sinyal bozulmasını ve kuantum sistemlerinde decoherence’ı önlemek için, araştırmacılar daha alçak irtifalarda balonlu ara platformları kullanmayı öneriyor.

QC-HAP’lerin harika yanı, gerektiğinde her yere taşınabilmesidir, ister talep sıcak noktalarında ister uzak bölgelerde.

Bu esnek dağıtım, kuantum hesaplama kapsamını genişletir, hesaplama tıkanıklıklarını hafifletir ve gecikmeyi azaltır.

Ayrıca, genel hesaplama gücünü artırmak için birbirine bağlanabilir, böylece “dinamik bir filo, dünya çapında talebe bağlı, ölçeklenebilir kuantum hesaplama hizmetleri sunabilir” diyor çalışmanın ortak yazarı Wiem Abderrahim.

Bu ölçeklenebilir çoklu HAP mimarisi, bireysel enerji sınırlamalarını aşabilir ve hesaplama avantajlarını artırabilir.

Araştırmacıların hesaplamalarına göre, güneş enerjili çözümleri, yerleşik kuantum hesaplama merkezilerine kıyasla soğutma talebini %21 azaltabilir.

Araştırmacılar, olgunluğu, stabilitesi, ölçeklenebilirliği ve kuantum Zustand süreleri nedeniyle iki önde gelen kuantum hesaplama形式ini kullandı.

Soğutma talebi azaltması, kubıt mimarisi ile değişir çünkü her tür farklı kriyojenik sıcaklık aralığında çalışır.

Bir yaklaşım, yaklaşık -269°C (4K) sıcaklıkta soğutulan hapsel kubitler kullanır.

Diğeri, 10 ile 20 mK arasında sıcaklıklarda çalışan süper iletken devreleri kullanır.

Analizleri ayrıca, bu kuantum etkin HAP’lerin, daha düşük hata oranları ile yerleşik QDC’lere kıyasla %30 daha fazla kubiti destekleyebileceğini gösteriyor.

Veri merkezinin mimarisi de, enerji tasarrufunun yanı sıra kubitler üzerinde de önemli bir etkiye sahiptir.

Ancak bu gelecek vaat eden kavram, pratik uygulamadan çok uzaktadır ve kuantum hesaplama donanımında, özellikle iletim sırasında hataları tanımlamak ve düzeltmek için güçlü sistemler gerektirir.

Araştırmaların odak noktası, gelecekteki araştırmalarında, çevresel faktörlerin kuantum sistemlerini nasıl etkilediğini analiz etmeye ve QC-HAP’lerin gerçek dünya uygulaması için robust tasarımlar geliştirmeye yönelmelidir.

“Sonraki adımlarımız, kavramsal ve analitik aşamadan daha uygulama odaklı çalışmalara doğru ilerlemektir.”

– Çalışmanın ortak yazarı, Osama Amin

Araştırmacılar, gelecekte, havada kuantum çözümlerinin geleneksel yerleşik veri merkezleri ile birlikte melez bir bulut hesaplama çerçevesinde var olacağını öngörüyor.

Kuantum Bilgisayarları Gerçekleştirmek için Küresel Yarış

Araştırmacılar, gökyüzü tabanlı kuantum platformlarını araştırırken, büyük endüstri oyuncuları da bu platformları destekleyecek gerekli donanımı geliştirmeye devam ediyor.

IBM (IBM ), kuantum bilgisayarlarda derinlemesine involved olan şirketlerden biridir ve on yılın sonuna kadar Starling, bir büyük ölçekli hata toleranslı kuantum bilgisayarını teslim etmeyi umuyor.

Şirket, yeni kuantum işlem birimleri (QPUs) geliştirdiğini açıkladı ve bunlar, kuantum üstünlüğü elde etmelerine ve tam olarak hata toleranslı bir kuantum bilgisayara katkıda bulunmasına yardımcı olacağı öngörülüyor.

IBM Quantum Nighthawk, 120 kubite sahip ve IBM’nin önceki QPU’sine (R2 Heron) kıyasla %30 daha karmaşık kuantum hesaplamaları işleyebiliyor.

Her bir kubitin, yakın komşuları ile bağlantılı olabileceği bir çerçeve sunuyor.

Bu, bilim insanlarının 5.000 iki kubıt kapısına ihtiyaç duyan sorunları keşfetmelerine olanak tanıyacak.

IBM, Nighthawk’ın gelecekteki sürümlerinin 2027 yılı sonuna kadar 10.000 kapıya ulaşmasını umuyor.

IBM Loon, 112 kubite sahip daha küçük bir işleme birimidir ve tam hata toleransı için gerekli tüm donanım öğelerine sahiptir.

Bu, kubitlerindeki yüksek hata oranını ele almaya yardımcı olacaktır.

Bu, Kookaburra adlı bir başka proof-of-concept işlem biriminin geliştirilmesine de yol açacak.

Bu, modüler bir tasarıma sahip olacak ve ilk olarak kodlanmış bilgiyi depolayacak ve işleyecek.

Gelecek yıl gelmesi beklenmektedir.

Ayrıca, IBM, yeni bir kuantum işlem birimi üretim formatını paylaştı ve bu, her birini oluşturmak için gereken süreyi yarıya indirirken, çiplerin fiziksel karmaşıklığını 10 kat artırdı.

Donanım hızlanırken, endüstri liderleri arasında ana akım kuantum için zaman çizelgeleri önemli ölçüde farklılık gösteriyor.

Kuantum bilgisayarlar, Intel’in eski CEO’su Pat Gelsinger’e göre, çok daha hızlı bir şekilde ana akım haline gelecek ve iki yıl içinde GPU’ların sonunu getirecek.

Buna karşılık, Nvidia, GPU pazarında dominant bir oyuncu ve kuantum bilgisayarların ana akım haline gelmesinin 20 yıl süreceğini söylüyor.

“Teknoloji dünyasının en heyecan verici on yıl veya yirmi yılına giriyoruz” diyor Gelsinger.

Ayrıca, kuantum bilgisayarları, klasik ve AI hesaplama ile birlikte “bilgisayar dünyasının kutsal üçlüsü” olarak görüyor.

Ancak Gelsinger, aynı zamanda kuantum atılımının AI balonunu patlatabileceğini düşünüyor.

Dünya’nın üçüncü büyük şirketi olan Google’ın CEO’su Sundar Pichai, kuantum bilgisayarların AI’nin birkaç yıl önce yaşadığı gibi bir atılım anına hızla yaklaştığını düşünüyor.

“Kuantum, AI’nin beş yıl önce olduğu yerde. Beş yıl içinde, çok heyecan verici bir aşama geçireceğiz.”

– Pichai

Google, bu değişime agresif bir şekilde hazırlanıyor.

“Dünya çapındaki en iyi kuantum hesaplama çabalarına sahibiz… Kuantum sistemleri inşa etmek, doğayı daha iyi simülememize ve anlamamıza yardımcı olacak ve toplum için birçok fayda sağlayacak.”

Geçen ay, Google Quantum AI araştırmacıları, yüzey kodu² kullanarak bir çalışma yayımladılar.

Bu, Kuantum Hata Düzeltme (QEC) tekniğinin gerçek dünya uygulaması için yeni olanaklar sunuyor ve daha güvenilir kuantum bilgisayarlar geliştirilmesine yardımcı olabilir.

QEC, kuantum bilgisayarların güvenilir çalışmasını sağlamak için gerekli.

Ancak QEC uygulamak önemli bir zorluk teşkil ediyor çünkü hata tespit ve düzeltme devreleri karmaşık ve çok precisa operasyonlar gerektiriyor.

İlgili çalışma, yüzey kodunun, kubiteleri 2B gridde organize ederek ve ardından tekrar tekrar hataları kontrol ederek çalıştığını gösteriyor.

Önceki çalışmasında, McEwen, özellikle üç farklı dinamik yüzey kodu uygulamasının uygulanabilirliğini gösterdi.

Ekibin bu çalışması, bu uygulamaların deneysel koşullarda gerçek dünyada çalışabileceğini kanıtlamaya odaklandı.

Testlerde, iSWAP devrelerinin hataları 1.56 kat, yürüyen devrelerin 1.69 kat ve hex devrelerinin 2.15 kat azalttığını buldular.

“Çalışmamızın en büyük kazanımı, bu dinamik devre uygulamalarının gerçekte çalışabileceğini kanıtlamak.”

– McEwen

Kubıt stabilitesindeki atılımlar da hızlanıyor.

Princeton mühendisleri, son araştırmalarında³, kubıt ömürlerini önemli ölçüde uzatabildiler.

Bu, faydalı kuantum bilgisayarlar geliştirmek için önemli bir adımdır.

Mühendisler, süper iletken bir kubıt oluşturdu ve bu, 1 milisaniyeden daha uzun bir süre boyunca stabil kaldı.

Bu, mevcut en güçlü versiyonlardan üç kat daha uzun.

“Gerçek zorluk, bugün kullanışlı kuantum bilgisayarlar olmasını engelleyen şey, bilgiyi uzun süre koruyamamızdır” diyor Houck.

Araştırmacılar, yeni bir mimari kullanarak bir kuantum çipi inşa ettiler.

Bu, Google ve IBM tarafından geliştirilen sistemlere benzer.

Kullandıkları transmon kubiti seçeneği, süper iletken devreleri kullanır ve cực soğuk sıcaklıklarda çalışır.

Ayrıca, günümüzün imalat süreçleriyle uyumlu çalışır.

Ancak bu kubitlerin koherens süresini artırmak çok zor.

Bu nedenle, Princeton ekibi kubiti yeniden tasarladı ve enerji kaybını önlemek için özellikle dayanıklı tantalum kullandı.

Ayrıca, yüksek kaliteli silikonu alt tabaka olarak kullandı.

Bu, hem daha kolay üretiliyor hem de mevcut tasarımları geride bırakıyor.

Bu iki malzemenin birleştirilmesi ve imalat tekniklerinin iyileştirilmesi, transmon’un tarihindeki en önemli gelişmelere yol açtı.

Hipotetik bir 1.000 kubiteli bilgisayar, endüstri standardının en iyisi ile karşılaştırıldığında yaklaşık bir milyar kat daha iyi çalışabilir.

Alice & Bob’un CEO’su Théau Peronnin, kuantum teknolojisinin henüz mevcut kriptografik sistemleri tehdit edecek kadar gelişmiş olmadığını ancak 2030’dan birkaç yıl sonra bunları kırmaya yeterli olabileceğini söylüyor.

Bu, yalnızca Bitcoin (BTC ) ve kriptoparalara değil, tüm bankacılık şifrelemesine de tehdit oluşturuyor.

Şirketler, çözümler üzerinde çalışırken, araştırmacılar kuantum ağlarının kapsamını genişletiyor.

Geçen ay, Chicago Pritzker Moleküler Mühendislik Okulu’ndan (UChicago PME) araştırmacılar, kuantum bağlantılarının menzilini³, birkaç kilometreden 2.000 km’ye çıkardı.

“Küresel ölçekli bir kuantum interneti için teknoloji ilk kez ulaşılabilir hale geldi.”

– Yardımcı Profesör Tian Zhong

Çalışmalarında, tekil erbiyum atomlarının koherens süresini 0.1 milisaniyeden 10 milisaniyeye ve bir örnekte 24 milisaniyeye çıkardılar.

Buradaki yenilik, kuantum bağlantısı oluşturmak için kritik olan kristalleri farklı bir şekilde inşa etmeleriydi.

Moleküler ışın epitaksi (MBE) kullanarak, “hiçbir şeyden başlıyoruz ve bu cihazı atomdan atoma inşa ediyoruz” diyor Zhong.

“Bu malzemenin kalitesi veya saflığı o kadar yüksektir ki, bu atomların kuantum koherens özellikleri mükemmel hale gelir.”

Kuantum Teknolojisine Yatırım Yapma

IonQ, Inc. (IONQ ), kuantum bilgisayarlar inşaip ticari hale getiren bir şirkettir ve hapsel kubitler üzerine odaklanmaktadır.

Şirket, kuantum donanımını büyük bulut platformları üzerinden sunuyor ve kuantum hesaplama için daha erişilebilir ve ticari olarak uygun bir konumda.

IonQ’nin hisse performansı bunu yansıtıyor ve hisseleri şu anda 48.10 dolar seviyesinde, son ayda %21 düşüş gösteriyor ancak yıl başından bu yana %18 ve son üç yıldaki getirisi %67.56.

Şirketin mali gücüne gelince, 2025’in üçüncü çeyreğinde 39.9 milyon dolar gelir bildirdi, bu, yıllık %222’lik bir artışa karşılık geliyor.

IonQ, çeyrek sonunda 1.5 milyar dolar nakit, nakit eşdeğeri ve yatırımlara sahipti.

“2025 teknik hedefimizi, #AQ 64’i üç ay erken tamamlayarak gerçekleştirdik ve bu, öncü ticari süperiletken sistemlere kıyasla 36 katrilyon kez daha fazla hesaplama alanı açığa çıkardı.”

– CEO Niccolo de Masi

Bu çeyrekte, IonQ ayrıca Oxford Ionics ve Vector Atomic’in satın alınmasını tamamladı ve Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı ile hızlandırılmış kuantum-klasik iş akışları ve gelişmiş enerji uygulamaları geliştirmek için yeni bir sözleşme kazandı.

2025’in en iyi beş kuantum hesaplama şirketi listesi için tıklayın.

IonQ, Inc. (IONQ) Son Haberleri

Yatırımcı Çıkarımları

• Kuantum hesaplama, bir dönemeç noktasına ulaştı. Gerçek engeller artık fiziksel olarak çalışıp çalışmadığıyla ilgili değil; bunlar, bu makineleri ölçeklenebilir şekilde inşa edebilmeyle ilgili.

• Kubitleri soğutmayı veya daha stabil hale getirmeyi kolaylaştıran herhangi bir atılım, sistemlerin gerçekten kullanılabilir ve için ödenmeye değer olduğu bir noktaya bizi yaklaştırır. Aslında, kuantum bilgisayarları stratosfere fırlatmak gibi çılgın fikir bile, gerçek mühendislik sorunlarını çözdüğünde anlam kazanmaya başlar.

• Yatırımcılar, bu alana ilgi duyuyorsa ve yalnızca bir şirkete odaklanmak istemiyorlarsa, temel oluşturan şirketlere odaklanmalılar. IBM, donanımın işleyişinde gerçek bir uzmanlığa sahiptir. IonQ, hapsel teknoloji ile hızlı ilerliyor. Nvidia, kuantum bilgisayarlar için gerekli kontrol sistemleri ve hesaplama gücünü sunuyor.

Sonuç: ‘Bulut’ Kuantum Olduğunda

Kuantum hesaplama, bir laboratuvar curiosities’inden küresel bir teknoloji yarışmasına doğru hızlı bir evrim geçiriyor.

KAUST önerisi, “bulut hesaplama” kavramını somut bir gerçeklik haline getiriyor; doğal kriyojenik sıcaklıklar ve sürekli güneş ışığı ile güçlendiriliyor.

Bu ilerlemeler, tarihsel bir dönemeç noktasına yaklaştığımızı gösteriyor.

On yıl içinde, kuantum hesaplamanın teoriden pratikliğe geçmesi çok gerçek bir olasılık.

Bu, şifreleme, bilim ve sonunda “bulut” kavramının anlamını değiştirecektir.

En iyi bulut hesaplama hisseleri listesi için tıklayın.

Kaynaklar

1. Abderrahim W., Amin O., & Shihada B. Green quantum computing in the sky. npj Wireless Technology 1, Article 5 (2025). https://doi.org/10.1038/s44459-025-00005-y
2. A. Eickbusch, M. McEwen, V. Sivak, A. Bourassa, J. Atalaya, J. Claes, D. Kafri, C. Gidney, C. Warren, J. Gross, A. Opremcak, N. Zobrist, K. C. Miao, G. Roberts, K. J. Satzinger, A. Bengtsson, M. Neeley, W. P. Livingston, A. Greene, R. Acharya, L. Aghababaie Beni, G. Aigeldinger, R. Alcaraz, T. I. Andersen, M. Ansmann, F. Arute, …, A. Morvan et al. Demonstration of dynamic surface codes. Nature Physics, 2025, Article published 17 October 2025. https://doi.org/10.1038/s41567-025-03070-w
3. Gupta, S., Huang, Y., Liu, S., Pei, Y., Gao, Q., Yang, S., Tomm, N., Warburton, R. J., & Zhong, T. (2025). Dual epitaxial telecom spin-photon interfaces with long-lived coherence. Nature Communications, 16, 9814. https://doi.org/10.1038/s41467-025-64780-6