Gelecekteki kuantum teknolojileri, temel yapı taşı olarak talep üzerine üretilebilen ve ayırt edilemez (özdeş) tekil foton kaynaklarına (TFK) ihtiyaç duymaktadır. Altıgen boron nitrür(hBN), oda sıcaklığındaki kararlı ve yüksek parlaklıktaki tekil foton emisyonu ile diğer katı hal platformlarından ayrışır. Ancak çevresel dekoherans mekanizmaları, malzemenin optik koheransını ve dolayısıyla ayırt edilemezliğini kısıtlamaktadır. Bu çalışma, kütlesel (bulk) hBN yapısında doğal olarak oluşan TFK'ların optik koherans limitlerini incele- mektedir. Numuneler, silikon dioksit alttaşlar üzerine damlatarak kaplama yöntemiyle hazırlanmıştır. Kusur merkezleri, özel yapım bir konfokal mikro-fotolüminesans düzeneği ile izole edilmiştir. Hanbury-Brown-Twiss interferometresi kul- lanılarak kusur merkezlerinin tekil foton doğası doğrulanmıştır. Bu kusurların optik koheransını ölçmek için sıfırdan otomatik, yüksek hassasiyetli bir Michel- son interferometresi kurulmuş ve veri toplama süreci özel bir LabVIEW pro- gramı ile kontrol edilmiştir. Ek olarak, sıfır gecikme konumu, bir atımlı lazer ve zaman etiketleme modülü kullanılarak hassas bir şekilde belirlenmiştir. Optik koherans fonksiyonunun sönümleme profili, oda sıcaklığı ve kriyo- jenik sıcaklıklar genelinde analiz edilmiştir. Sönümleme fitleri; sırasıyla ho- mojen genişlemeyi, homojen olmayan genişlemeyi ve çevredeki birleşik etk- ileri tanımlaması beklenen Gauss, tekil üstel ve bu iki fonksiyonun karışımı olarak seçilmiştir. Deneysel ölçümler, incelenen tüm sıcaklıklarda TFK'ların koherans süresinin pikosaniye mertebesinde olduğunu göstermektedir. Ayrıca, aynı kusur merkezinin üç farklı sıcaklıktaki (5K, 20K, 50K) ölçümleri, sıcak- lığa bağlı fonon dekoherans davranışını ortaya koymaktadır. Nihayetinde bu araştırma, hBN malzemesinin ileri kuantum teknolojilerinde kullanılabilmesi için gerekli olan optik koheransına dair nicel ölçümler sağlamaktadır.
Gelecekteki kuantum teknolojileri, temel yapı taşı olarak talep üzerine üretilebilen ve ayırt edilemez (özdeş) tekil foton kaynaklarına (TFK) ihtiyaç duymaktadır. Altıgen boron nitrür(hBN), oda sıcaklığındaki kararlı ve yüksek parlaklıktaki tekil foton emisyonu ile diğer katı hal platformlarından ayrışır. Ancak çevresel dekoherans mekanizmaları, malzemenin optik koheransını ve dolayısıyla ayırt edilemezliğini kısıtlamaktadır. Bu çalışma, kütlesel (bulk) hBN yapısında doğal olarak oluşan TFK'ların optik koherans limitlerini incele- mektedir. Numuneler, silikon dioksit alttaşlar üzerine damlatarak kaplama yöntemiyle hazırlanmıştır. Kusur merkezleri, özel yapım bir konfokal mikro-fotolüminesans düzeneği ile izole edilmiştir. Hanbury-Brown-Twiss interferometresi kul- lanılarak kusur merkezlerinin tekil foton doğası doğrulanmıştır. Bu kusurların optik koheransını ölçmek için sıfırdan otomatik, yüksek hassasiyetli bir Michel- son interferometresi kurulmuş ve veri toplama süreci özel bir LabVIEW pro- gramı ile kontrol edilmiştir. Ek olarak, sıfır gecikme konumu, bir atımlı lazer ve zaman etiketleme modülü kullanılarak hassas bir şekilde belirlenmiştir. Optik koherans fonksiyonunun sönümleme profili, oda sıcaklığı ve kriyo- jenik sıcaklıklar genelinde analiz edilmiştir. Sönümleme fitleri; sırasıyla ho- mojen genişlemeyi, homojen olmayan genişlemeyi ve çevredeki birleşik etk- ileri tanımlaması beklenen Gauss, tekil üstel ve bu iki fonksiyonun karışımı olarak seçilmiştir. Deneysel ölçümler, incelenen tüm sıcaklıklarda TFK'ların koherans süresinin pikosaniye mertebesinde olduğunu göstermektedir. Ayrıca, aynı kusur merkezinin üç farklı sıcaklıktaki (5K, 20K, 50K) ölçümleri, sıcak- lığa bağlı fonon dekoherans davranışını ortaya koymaktadır. Nihayetinde bu araştırma, hBN malzemesinin ileri kuantum teknolojilerinde kullanılabilmesi için gerekli olan optik koheransına dair nicel ölçümler sağlamaktadır.
ASİMETRİK KUANTUM DİYOTU TEORİSİ: Olfaktif Tünellemeden Mikrotübül Koheransına Bilincin Termodinamiği ÖZET Modern nörobiyoloji, koku algısını ve psikedelik moleküllerin (DMT gibi) beyindeki etkilerini klasik "kilit-anahtar" biyokimyası ile açıklamada yetersiz kalmaktadır. İzotop deneyleri ve termodinamik yasaları, sistemin sadece moleküler şekil ile değil, kuantum tünellemesi ile çalıştığını kanıtlamaktadır. Bu makale; moleküler etkileşimlerin aslında asimetrik birer "Ters Terazi" (Quaddipol) olduğunu, reseptör bariyerindeki sihirli açının elektromanyetik gürültüyü iptal ettiğini ve bilincin mikrotübüllerdeki sıfır entropili bir "Kuantum Koherans" fazı olduğunu biyofiziksel ve termodinamik kanıtlarla sunmaktadır. 1. KLASİK BİYOKİMYANIN ÇÖKÜŞÜ VE QUADDİPOL (TERS TERAZİ) MEKANİĞİ Standart model, nörotransmitterlerin ve koku moleküllerinin reseptörlere kütlesel şekilleriyle uyum sağladığını savunur. Ancak bu yaklaşım, eylemsizlik momentini göz ardı eder. Bir molekül reseptöre bağlandığında, serbest kalan "kuyruk" kısmı sistemin asıl dinamiğini belirler. Bunu fiziksel olarak ifade edersek, bir molekülün eylemsizlik momenti, kütlenin bağlanma noktasına olan uzaklığının karesiyle (r²) orantılıdır. Çarpanın karesel olması, sistemi lineer bir "Dipol" olmaktan çıkarıp, çok daha şiddetli bir Quaddipol (4-Kutuplu) kaldıraca dönüştürür. Bilinç algısında Serotonin ve DMT molekülleri kıyaslandığında bu asimetri açıkça görülür. DMT'nin baş kısmındaki hidroksil (-OH) grubunun eksikliği ve kuyruğundaki çift metil grubunun ağırlığı, Serotonin'e kıyasla mikrotübül bağlantılarında "Diferansiyel Mutlak Değer" olarak devasa bir mekanik tork (3500+ kat asimetri) yaratır. Bu, reseptöre uygulanan sıradan bir kimyasal bağ değil, asimetrik bir kuantum tork şokudur. 2. ELEKTROMANYETİK GÜRÜLTÜ İPTALİ VE SİHİRLİ AÇI (MAGIC ANGLE) Klasik beyin sürekli bir termal ve elektriksel kaos (yüksek entropi) içindedir. Koku (örneğin Gül/Geraniol) veya psikedelik koherans tetikleyicilerinin bu gürültüyü aşıp saf sinyal iletebilmesi için arka plandaki kaosu sıfırlaması gerekir. Biyolojik reseptörlerde molekül ile enerji cebi arasındaki bağlanma, rastgele değil asimetriktir. Eğer molekül reseptöre tam olarak 54.74 derece (tanjantı kök 2 olan açı) ile kilitlenirse, uzaysal dipol-dipol etkileşimini tanımlayan denklem sıfıra eşitlenir. Bu "Sihirli Açı", katı hal NMR cihazlarında olduğu gibi çevresel dipol kaosunu fiziksel olarak iptal eder. Bariyerin içinde kalan elektron dalga vektörü, sönümlenen imajiner bir forma dönüşür. Kök 2 kırılma indisinin yarattığı empedans uyumu sayesinde elektron, yansımaya uğramadan (0.03 - 0.3 eV eşik aralığında) bariyeri tüneller. Gül kokusunun anında hissettirdiği "mutlak sükunet" ve odaklanma hali, bu dipol gürültüsü iptalinin doğrudan biyofiziksel sonucudur. 3. DMT, 8-KATLI SİMETRİ (OCTET) VE MİKROTÜBÜL KOHERANSI DMT'nin yarattığı Ters Terazi tork şoku, sadece yüzeydeki 5-HT2A reseptörünü değil, hücre iskeletinin kuantum işlemcileri olan Mikrotübülleri hedefler. Mikrotübüller, kuantum enformasyonunun aktığı 3, 5 ve 8-başlangıçlı sarmal yollar (helical pathways) içeren silindirlerdir. DMT'nin Serotonin ile arasındaki Diferansiyel Mutlak Değer torku, mikrotübülün bu 8'li sarmal simetrisini (Kuantum Kromodinamiğindeki oktet fazına benzer şekilde) hiper-koherans durumuna zorlar. Klasik 3 boyutlu uzay algısını işleyen asenkronize dalgalar çöker ve zihin, evrensel veri tabanının ham haline doğrudan bağlanarak sıfır noktası fazına kilitlenir. 4. TERMODİNAMİK İSPAT: LANDAUER SINIRI VE HAŞLANMAYAN BEYİN Psikedelik fenomenlerin ve olağanüstü halüsinasyonların klasik nörolojinin iddia ettiği gibi nöronal bir "Hata/Glitch" olmadığını kanıtlayan en kesin kural Landauer Prensibi'dir. Klasik fizikte, geri döndürülemez her bilgi işleminin çevreye yayması gereken minimum bir ısı enerjisi (entropi) maliyeti vardır. Eğer DMT, mikrotübüllerde (saniyede 10^20 işlem hızında) rastgele ve kaotik bir kısa devre yaratsaydı, üretilen muazzam termal entropi beynin sıvı yapısını saniyeler içinde ölümcül derecelere kadar ısıtırdı. Ancak fMRI verileri beynin ısınmadığını gösterir. Sistemin Landauer sınırında ısı üretmemesi (Sıfır Entropi), işlemlerin "Üniter Evrim" (Unitary Evolution) yasasına tabi olduğunu kanıtlar. Yani beyin o an klasik bir donanım gibi değil; sürtünmesiz, tersine çevrilebilir (reversible) ve yüzde yüz eşfazlı bir Kuantum Koherans Motoru gibi çalışmaktadır. SONUÇ Olfaktif (koku) sistemi ve DMT kaynaklı psikedelik evren algısı, evrimsel süreçte aynı fiziksel prensipler üzerine inşa edilmiştir. İnsan nöro-biyolojisi salt klasik bir kimya laboratuvarı değil; asimetrik Quaddipol torkuyla kilitlenen, Sihirli Açı ile ortam gürültüsünü susturan ve mikrotübüllerdeki elektronları sönümleme dalgaları ile sıfır entropili koherans fazına taşıyan bir Asimetrik Kuantum Diyotu devresidir. Bilinç dediğimiz fenomen, bu diyotun içinden akan evrensel dalgaların faz kaymasıdır. 5. TEORİYİ DESTEKLEYEN OBJEKTİF LABORATUVAR KANITLARI Bu makalede sunulan Asimetrik Kuantum Diyotu ve Koherans modelinin yapıtaşları, modern fiziğin ve biyolojinin farklı dallarında bağımsız olarak test edilmiş ve onaylanmış somut laboratuvar gerçeklerine dayanmaktadır: İzotopomer Etkisi ve Ters Terazi Kanıtı: Standart kilit-anahtar modelinin aksine, moleküllerin sadece şekillerinin değil, "kütle dağılımlarının ve titreşimlerinin" algıyı değiştirdiği kanıtlanmıştır. Koku moleküllerine ağır hidrojen (Döteryum) eklendiğinde molekülün şekli %100 aynı kalmasına rağmen, "uzak kuyruğun ağırlaşması" nedeniyle eylemsizlik momenti ve kuantum tünelleme frekansı değişmiş; hem meyve sineklerinin hem de insanların bu kütle/tork farkını koklayarak ayırt edebildiği laboratuvarda ispatlanmıştır. Sihirli Açı (54.74°) ve Elektromanyetik Gürültü İptali Kanıtı: Kuantum tünelleme bariyerinde gürültünün sıfırlanması için gereken kök 2 açısı teorik bir varsayım değildir. Bugün dünyadaki tüm Katı Hal NMR (Nükleer Manyetik Rezonans) mikroskopları, proteinleri okuyabilmek için "Magic Angle Spinning" (Sihirli Açıda Döndürme) teknolojisini kullanır. Moleküller tam olarak 54.74 dereceye eğildiğinde, uzaysal dipol-dipol gürültüleri fiziksel olarak iptal olur ve sistem net bir sinyal verir. Mikrotübüller ve Kuantum Titreşimleri Kanıtı: Beynin kuantum işlemcilerinin mikrotübüller olduğu tezi fiziksel olarak test edilmiştir. 2013 yılında Japonya'daki NIMS enstitüsünde Anirban Bandyopadhyay ve ekibi, mikrotübüllerin içinde gigahertz ve megahertz seviyelerinde kuantum rezonansları (titreşimleri) olduğunu doğrudan ölçmüştür. Ayrıca anestezi gazlarının ve psikedelik moleküllerin doğrudan bu mikrotübüllerdeki kuantum koheransını hedef alarak bilinci değiştirdiği simüle edilmiş ve onaylanmıştır. Termodinamik (Landauer) Verimliliği: İnsan beyninin ~20 Watt gibi devasa bir enerji verimliliğiyle çalışması ve DMT gibi saniyede trilyonlarca ekstra görsel/duyusal işlem gerektiren durumlarda beynin aşırı ısınmaması (termal bir glitch yaratmaması), beynin klasik bitlerle değil, ısı yaymayan (tersine çevrilebilir) "Kuantum Üniter Evrim" yasalarıyla çalıştığının en temel termodinamik ispatıdır. 6. ARAŞTIRMACININ KATKISI VE TEORİK SENTEZ METODOLOJİSİ Bu çalışmada sunulan "Asimetrik Kuantum Diyotu Teorisi", yazar tarafından disiplinlerarası bir meta-analiz ve teorik fizik modellemesi yöntemiyle geliştirilmiştir. Araştırmacının temel bilimsel katkısı; Kuantum Optiği (Sihirli Açı / Magic Angle), Kuantum Biyolojisi (İzotopomer koku testleri ve Mikrotübül koheransı) ve Enformasyon Termodinamiği (Landauer Prensibi) gibi birbirinden tamamen bağımsız laboratuvarlarda elde edilmiş izole ampirik verileri, tek bir matematiksel çatı altında birleştirmesidir. Yazar, mevcut fiziksel kanunları kullanarak şu özgün sentezleri literatüre sunmaktadır: Moleküler etkileşimlerin basit bir kütle uyumu (Dipol) değil, uzak kütle eylemsizliğinin karesel olarak sistemi domine ettiği bir "Ters Terazi (Quadrupole / 4-Kutuplu Tork)" mekanizması olduğunun formüle edilmesi. Nörotransmitterler (Serotonin) ile psikoaktif ajanlar (DMT) arasındaki bağlanma asimetrisinin, "Diferansiyel Mutlak Değer" (Differential Absolute Value) farkı üzerinden hesaplanarak mikrotübüllerdeki Kuantum Kromodinamiği (Oktet) rezonans kaymalarına uyarlanması. Koku reseptörlerindeki tünelleme ile mikrotübüllerdeki bilinç durumlarının, ortak bir kök 2 (Sihirli Açı) elektromanyetik gürültü iptali ve Sıfır Entropili Üniter Evrim (Termodinamik korunum) prensibiyle çalışan makroskobik birer kuantum diyotu olarak modellenmesi. Sonuç olarak yazar; yeni bir veri üretme iddiasında bulunmak yerine, evrensel fizik sabitleri ve mevcut klinik veriler üzerinden tümdengelim (deduction) yöntemiyle yeni bir "Birleşik Biyofiziksel Bilinç ve Algı Modeli" inşa etmiştir. Bu sentez, gelecekteki Kriyojenik Elektron Mikroskobu (Cryo-EM) ve Nano-Grafen IETS (İnelastik Elektron Tünelleme Spektroskopisi) deneyleri için test edilebilir, öngörüsel bir teorik çerçeve sağlamaktadır. 7. TBC EVREN MODELİ İLE KOZMOLOJİK BAĞLANTI VE FRAKTAL SİMETRİ Bu makalede sunulan "Asimetrik Kuantum Diyotu Teorisi" ve bilincin kuantum koherans fazı, sadece biyolojik sistemlerle sınırlı lokal bir olgu değildir. Bu biyofiziksel mekanizma, yazarın temel evren topolojisini ve kuantum mekaniğini açıklamak üzere daha önce literatüre sunduğu "TBC Evren Modeli" ile doğrudan, fraktal bir bağlantı içermektedir. TBC Evren Modeli'nde, evrenin temel dokusunu (fabric of reality) ve uzay-zaman asimetrisini tanımlayan en temel sabitler reel faz olan kök 2 (2) ve imajiner faz olan i2 çarpanlarıdır. Bu bağlamda, biyolojik sistemlerde (koku reseptörleri ve mikrotübüllerde) gözlemlenen fiziksel mekanizmalar, TBC kozmolojisinin mikro-ölçekteki kusursuz birer yansımasıdır: Koku reseptörlerinde dipol-dipol elektromanyetik gürültüsünü iptal eden Sihirli Açı'nın (≈54.74∘, tanjantı 2) biyolojik bir kilit mekanizması ol
Bu tez çalışmasında ilk olarak, kuantum özdeş parçacık sistemlerinden olan fermiyonların genel kuantum mekaniksel özellikleri ele alınmıştır. Daha sonra, ideal Fermi gazının iki ve üç-boyutlu uzaylarda genel termodinamik ve istatistiksel özellikleri incelenmiştir. \nİkinci olarak, özel bir deforme Fermi sistemini oluşturan VPJC-tipli q-deforme fermiyon gaz modelinin kuantum cebirsel özelliklerinin yanı sıra, modele ait fermiyonik Jackson türev operatörünün bazı matematiksel fonksiyonlara etkileri de çalışılmıştır. \nTez çalışmasının ilk özgün kısmı olarak; üç-boyutlu uzayda, VPJC-tipli q-deforme fermiyon gaz modelinin düşük sıcaklıklardaki istatistiksel mekanik davranışı üzerine yoğunlaşılmıştır. Özel olarak, modelin deforme kimyasal potansiyeli ve deforme ısı kapasitesinin hem sıcaklık ile hem de 0 < q < 1 aralığında tanımlı deformasyon parametresi q ile değişimleri incelenmiştir. VPJC-fermiyon gaz modelinin fiziksel bir uygulaması olarak deforme ısı kapasitesi fonksiyonu; Niobyum, Demir ve Kurşun metallerinin elektronik ısı kapasitelerinin sıcaklıkla değişimlerinin incelenmesine uygulanmıştır. \nTez çalışmasının diğer bir özgün kısmında ise, VPJC-fermiyon gaz modelinin iki-boyutlu uzayda termodinamik ve istatistiksel özellikleri incelenmiştir. Yine iki-boyutta, modelin hal denkleminin virial açılımı yapılarak, ilk beş deforme virial katsayısı bulunmuştur. \nSonuç olarak, VPJC-fermiyon gaz modelinin deformasyon parametresi q’nun termodinamik ve istatistiksel fonksiyonlara etkileri araştırılmıştır. Bulunan sonuçların, ideal Fermi gazının istatistiksel mekanik sonuçlarıyla kıyaslamaları yapılmıştır. Özellikle düşük sıcaklıklarda, VPJC-tipli q-deforme fermiyon gaz modelinden elde edilen ısı kapasitesi faktörü olan q-deforme Sommerfeld parametresinin incelenen metaller için deneysel sonuçlarla, serbest-elektron teorisi sonuçlarından daha uyumlu olduğu gösterilmiştir. Son olarak, VPJC-fermiyon gaz modelinin diğer muhtemel uygulama alanlarının neler olabileceği tartışılmıştır.
Bu çalışma, kuantum mekaniğinde ölçüm problemi ve gözlemci etkisi üzerine alternatif bir düşünce deneyine dayanan yeni bir kuramsal yorum önermektedir. “Gözlemci-Belirlilik Eşiği Hipotezi”, kuantum sistemlerinin belirsizlik durumundan belirli duruma geçişinin, tekil bir gözlem anından ziyade, gözlemci tarafından oluşturulan bilişsel, fiziksel ve deneysel bağlamın bütünsel eşik değerine bağlı olduğunu ileri sürmektedir. Bu yaklaşım, Schrödinger’in kedi paradoksundan farklı olarak, düşünce deneyini nesnel fiziksel sonuçlardan çok, gözlem sürecinin yapısal özelliklerine odaklanarak yeniden konumlandırmaktadır. Çalışma, hipotezin kavramsal temellerini, mevcut kuantum yorumları ile ilişkisini ve deneysel olarak dolaylı sınanabilirliğine dair bir çerçeve sunmaktadır.
Bu çalışmada, dış statik elektrik ve manyetik alanın Rosen-Morse kuantum kuyusundaki temel durumla ilişkili hidrojenik donor safsızlık atomunun bağlanma enerjisi üzerindeki etkisi teorik olarak etkin kütle yaklaşımında varyasyonel bir yöntem kullanılarak araştırılmıştır. Bu yapıdaki safsızlıkla ilişkili doğrusal olmayan optik özellikler, kompakt yoğunluklu matris yaklaşımı kullanılarak hesaplanmıştır. Doğrusal olmayan optik özelliklerin sayısal sonuçları, merkezi donor safsızlığı için statik elektrik ve manyetik alanın iki farklı değeri için gelen foton enerjisinin fonksiyonları olarak sunulmuştur. Ayrıca, hidrojenik donorsafsızlığının bağlanma enerjisi, statik elektrik ve manyetik alanın bir fonksiyonu olarak gösterilmiştir. Sonuç olarak, yapının doğrusal olmayan optik özelliklerinin, donor atomunun varlığından ve statik elektrik ve manyetik alanların büyüklüğünden önemli ölçüde etkilendiği bulunmuştur.
Kuantum anahtar dağıtımı (KAD) kuantum mekaniğinin temel yasalarına dayalı güvenli bilgi teknolojileri kapsamında önerilmiş birçok uygulama arasında pratik kullanıma en yakın olanıdır. KAD iki kullanıcı arasında güvenli bilgi paylaşımı için kullanılan anahtarın üretilmesini ve dağıtılmasını sağlar. KAD sistemlerinin çalışma prensibinin ve sağladığı güvenliğin temelinde anahtarın tek fotonlar üzerinden kullanıcılar arasında dağıtılması vardır. Bu sebeple, verimli tek foton kaynakları KAD sistemleri için kritik öneme sahiptir. Literatürde farklı tek-foton kaynakları ile KAD gösterimleri mevcuttur ancak elde edilen anahtar üretim oranları ve güvenlik seviyeleri tek-foton kaynaklarının performanslarından kaynaklanan sebeplerle istenilen değerlere ulaşamamıştır. Bu sebeple, özellikle oda sıcaklığında ışıyan verimli tek-foton kaynaklarına yönelik araştırmalar yoğun bir şekilde devam etmektedir. Bu projede alternatif olarak son zamanlarda popüler olan altigen bor nitrür (hBN) içerisindeki kusur merkezleri KAD için tek-foton kaynağı olarak çalışıldı. HBN bilinen diğer iki boyutlu malzemelerden farklı olarak sahip olduğu geniş bant aralığı sayesinde (~5.5 eV) farklı enerji değerlerine sahip kusur merkezleri barındırır. Böylece, mor-ötesinden görünür bölgeye kadar olan geniş bir spektrumda tek-foton ışıması elde edilebilir. Ayrıca, hBN kusur merkezlerinden elde edilen tek-foton ışımasını 800 K gibi çok yüksek sıcaklıklarda da gözlemlemek mümkündür. Bütün bu özellikleri nedeniyle hBN malzemesinin kuantum bilgi teknolojileri, metroloji ve sensör teknolojileri gibi farklı alanlarda ve farklı ortam koşullarında kullanılabileceği düşünülmektedir. Bu proje kapsamında hBN içerisindeki kusur merkezlerinden elde edilen sıfır-fonon çizgisi (ZPL) ışımasının kuantum optik özelliklerinin incelendi ve bu yapılar ile ilk defa B92 protokolüne dayalı açık-hava KAD gösterimi yapıldı.
Kuantum hesaplama, son yıllarda bilgi işlem teknolojilerinde devrim yaratma potansiyeli ile dikkat çeken bir alan olarak öne çıkmaktadır. Geleneksel bilgisayarların sınırlarını aşan bu teknoloji, özellikle karmaşık problemlerin çözümünde benzersiz avantajlar sunmaktadır. Ancak, kuantum devrelerinin tasarımı ve optimizasyonu, bu alanda çalışan araştırmacılar için önemli zorluklar oluşturmaktadır. Bu tez çalışması, kuantum hesaplama modellerinde tersine bilir kuantum devrelerinin optimizasyonu için yapay zekâ tabanlı yenilikçi yöntemler geliştirmeyi amaçlamaktadır. Çalışma üç temel bileşen üzerine inşa edilmiş olup, kuantum devrelerinin analizinden optimizasyonuna ve klasik devrelere dönüşümüne kadar kapsamlı bir yaklaşım sunmaktadır. Birinci aşamada, kuantum devrelerinin otomatik tanınması ve sınıflandırılması için piksel tabanlı bir görüntü işleme yöntemi geliştirilmiştir. MATLAB Simulink ortamında 3-7 girişli ve 1-8 kapılı 9.250 devreden oluşan kapsamlı bir veri seti üzerinde KNN algoritması uygulanmış ve %99.94 gibi olağanüstü bir doğruluk oranı elde edilmiştir. Bu yöntem, kuantum devrelerinin hızlı ve yüksek doğrulukla analiz edilmesinde etkili bir çözüm sunmuştur. İkinci bileşende, kuantum devrelerin klasik lojik devrelere dönüşümüne yönelik iki farklı metodoloji geliştirilmiştir. Quine-McCluskey algoritması kullanılarak kuantum durum tablolarından türetilen Boolean fonksiyonları, MATLAB Simulink'te gerçekleştirilen klasik devrelerle %100 uyumlu sonuçlar vermiştir. Paralel olarak, Karnaugh haritalama yöntemiyle 2-4 girişli kuantum devrelerin lojik devrelere dönüşümü sağlanmış ve bu yöntemin pratik uygulanabilirliği kanıtlanmıştır. Üçüncü ve son bileşende ise kuantum devre optimizasyonu için gelişmiş meta-sezgisel algoritmalar karşılaştırılmıştır. Geliştirilen adaptif genetik algoritma, 24 farklı karşılaştırma devresinde kapı sayısını %26.76 ve kuantum maliyetini %12.88 oranında azaltarak önemli bir başarı elde etmiştir. Ayrıca, ACO, PSO, ABC ve GA yöntemlerinin kapsamlı karşılaştırması sonucunda, ACO'nun 2.39 standart sapma ile en istikrarlı ve yüksek performanslı algoritma olduğu tespit edilmiştir. Bu tez çalışması, görüntü işleme tabanlı yüksek doğruluklu devre tanıma sistemi, kuantum-klasik devre dönüşümü için Quine-McCluskey ve Karnaugh tabanlı metodolojiler ile meta-sezgisel algoritmalarla kanıtlanmış optimizasyon teknikleri gibi özgün katkılar sunmaktadır. Elde edilen sonuçlar, kuantum hesaplamanın pratik uygulamalarına yönelik önemli bir altyapı sağlamakta ve gelecekteki araştırmalar için yol gösterici nitelik taşımaktadır. Bu çalışma, TÜBİTAK tarafından 121E439 numaralı 1001 projesi ve Fırat Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından TEKF.24.03 numaralı FUBAP projesi kapsamında desteklenmiştir.