Dergi Özel Yazıları AKINSOFT 10 Mayıs 2019 (0) (243)

Radyasyondan, Kanser Teşhisine KUANTUM MUCİZESİ

Kuantum; bilginin işlenmesi, depolanması ve iletilmesi için kuantum fiziğinin özelliklerinin kullanımıyla ilgilidir. Kuantum bilgi teorisi başlangıçta temel düşüncelerin kuantum mekaniği, bilgisayar bilimi, bilgi teorisi ve şifreleme alanlarından alarak bu ayrı araştırma alanlarının kesişiminde doğmuştur. Kuantum bilgi teorisinin amacı; bilgiyi işleme, depolama ve iletmek için kuantum mekanik sistemlerin nasıl kullanılabileceğini çalışmaktır.

Kuantum terimi bilimsel ifadesiyle, sabit bir yörüngeden diğerine sıçrayınca serbest kalan, belli bir dalga boyunun ışık olarak yayılan soyut enerji paketini belirtir. Günümüz doğa tasavvurunda, atom altı seviyede interdeminist, atom üstü seviyede determinist görünüm kazanan iki farklı düzen ve fizik anlayışı doğmuştur. Bu ikili tabloda makro evrensel nesnelerin dinamiklerini klasik mekanik inceler. Mikro evrensel nesnelerin dinamiğini inceleyen mekanik dalına ise kuantum mekaniği denir. Günümüz doğa düşüncesinin mikro ve makro seviyede sınırlarını oluşturan İzafiyet ve Kuantum Teorileri, henüz tam olarak tek bir standart model çerçevesinde oluşturulamasa da, mikro ve makro boyutları ifade etmede başarıyla kullanılan en gelişmiş sunum aracı olarak kabul edilir.

Kuantumdan Kuantum Mekaniğine Giriş

Madde ve ışığın, atom ve atom altı seviyelerdeki davranışlarını inceleyen bir bilim dalı. Nicem mekaniği veya dalga mekaniği adlarıyla da anılır. Kuantum mekaniği; moleküllerin, atomların ve bunları meydana getiren elektron, proton, nötron, kuark, gluon gibi parçacıkların özelliklerini açıklamaya çalışır. Çalışma alanı, parçacıkların birbirleriyle ve ışık, x ışını, gama ışını gibi elektromanyetik radyasyonlarla olan etkileşimlerini de kapsar. Kuantum noktacıkları, adını ilk kez şu anda Yale Üniversitesinde uygulamalı fizik profesörü olan Mark REED’den almış olmakla beraber, ilk kez Bell Laboratuvarında çalışırken Louis E.Brus tarafından keşfedilmişlerdir. Dünyanın en pahalı yüksek teknoloji ürünlerinden biri olan kuantum noktası, cep telefonundan kanser tanı sistemlerine kadar günlük yaşamda pek çok üründe kullanılıyor.

Kuantum Mekaniği Bir Teori mi (!?) Yoksa Faydalı Bir Formülüze mi?

Kuantum mekaniğinin temelleri, Heisenberg belirsizlik ilkesinin formüle edildiği 1927 yılından bu zamana dek hiçbir değişikliğe uğramamıştır. Kuantum mekaniğinin uzantısı olarak ortaya çıkan teoriler ve kavramlar da, bildiğimiz kadarıyla bu temel ilkelerde değişiklik yapılmasını gerektirmezler. Kuantum mekaniği doğduğu andan itibaren temel ilkelerin anlaşılması bakımından büyük tartışmalara yol açmıştır. Bu tartışmalardan biri A. Einstein, B. Podolsky ve N. Rosen’in 1935 yılında “Doğanın Kuantum Mekaniksel Tasviri Tamamlanmış Kabul Edilebilir mi?” başlığıyla yayınladıkları ve yazarlarının adlarının baş harfleriyle “EPR Paradoksu” olarak adlandırılan makalesiyle başlamış olup, hâlen de önemini korumaktadır. EPR makalesi bir fizik teorisinin tamamlanmış kabul edilebilmesi için iki temel koşulu yerine getirmesi gerektiğini söyler.

Teorinin Doğruluğu ve Teorinin Tamamlanmışlığı

Kuantum fiziğinin doğuşundan sonra fizikçiler ve diğer bilim insanları onun büyüleyici doğasından etkilenmiştir. Bunun sonucunda kuantum fiziğinin bilim dünyasına kazandırdığı temel düşünceler fiziksel sistemlerde uygulanmaya başlanmıştır. Öte yandan, bir kısım bilim insanları da iletişim teknolojisinde bilgi iletimi için foton ve benzeri bazı kuantum nesnelerinin kullanımını tasarlamışlardır. Bu düşüncenin kullanılmasıyla bilgi iletişim yöntemlerinde çok daha güvenli iletişim sağlanmaktadır. Günümüzde bilgi iletişim güvenliği son derece önem kazanmıştır ve önemi her geçen gün artmaktadır. Bu nedenle kuantum şifreleme, kuantum bilgi teorisindeki en önemli alt dallardan biri olmuştur.

Erken Kanser Tanısında Kuantum Noktaları

Pek çok tümör ancak milyonlarca hücreden oluşan bir büyüklüğe eriştiğinde ve çoktan metastaz yapmış haldeyken tespit edilebildiğinden, kanserin erken tanısı çok istenen bir şeydir. Şimdiki tıbbi görüntüleme, doku biyopsisi ve vücut sıvılarının biyokimyasal analizi pek çok kanserin erken evrede tanısı için yeterli duyarlılık ve özgüllükte değildir. Ayrıca bu analizler yoğun işgücü gerektirmekte, zaman almakta, pahalı olmakta ve çok sayıda analizi bir arada yapamamaktadır.

Buna paralel hastalıkların, doku ve organ fonksiyonlarında ki aksaklıkların tanısı için kuantum noktaların kullanımı artmaktadır. Kuantum noktaları sayesinde kanserli virüs, henüz bir kaç hücre boyutunda dahi tespit edilebilecek. Böylelikle erken teşhisle hastalığın iyileştirilmesi mümkün olabilecek. Kuantum noktaları, vücuttan alınan sıvılar üzerinde yapılacak kanser test kitlerinde ya da MR benzeri görüntüleme teknolojilerinde kullanılabilecek.

Benzer Yazılar