Daha kararlı kuantum bilgisayarlar için yeni taslak.

Öne Çıkanlar

Paul Scherrer Enstitüsü’ndeki (PSI) araştırmacılar, daha hızlı ve daha iyi tanımlanmış kuantum bitlerinin (kübitlerin) nasıl oluşturulabileceğine dair ayrıntılı bir plan ortaya koydular. Merkez elementler, nadir toprak metalleri olarak adlandırılan sınıftan manyetik atomlardır ve bunlar, bir materyalin kristal kafesine seçici olarak implante edilebilir. Bu atomların her biri bir kübiti temsil eder. Araştırmacılar, bu kübitlerin nasıl aktive edilebileceğini, dolanabileceğini, hafıza bitleri olarak kullanılabileceğini ve okunabileceğini gösterdiler. Artık tasarım konseptlerini ve destekleyici hesaplamaları PRX Quantum dergisinde yayınladılar.

Kuantum bilgisayarlara giderken, ilk gereksinim, kuantum bitleri veya ‘kübitler’ yaratmaktır: klasik bitlerin aksine, yalnızca sıfır ve birin ikili değerlerini değil, aynı zamanda herhangi bir rasgele kombinasyonunu da alabilen bellek bitleri bu devletler. Kübitlerle ilgili yeni bir makalenin ilk yazarı olan PSI araştırmacısı Manuel Grimm, “Bununla, tamamen yeni bir tür hesaplama ve veri işleme mümkün hale geliyor, bu da belirli uygulamalar için hesaplama gücünde muazzam bir hızlanma anlamına geliyor” diyor.

Yazarlar, mantıksal bitlerin ve bunlar üzerindeki temel bilgisayar işlemlerinin manyetik bir katı içinde nasıl gerçekleştirilebileceğini açıklıyor: kübitler, bir ana malzemenin kristal kafesine yerleştirilmiş, nadir toprak elementleri sınıfından tek tek atomlarda bulunur. Yazarlar, kuantum fiziğine dayanarak, nadir toprak atomlarının nükleer spininin bir bilgi taşıyıcı, yani bir kübit olarak kullanıma uygun olacağını hesaplıyorlar. Ayrıca, hedeflenen lazer darbelerinin bilgileri anlık olarak atomun elektronlarına aktarabileceğini ve böylece kübitleri etkinleştirebileceğini ve böylece bilgilerinin çevredeki atomlar tarafından görülebilir hale gelebileceğini öne sürüyorlar.. Bu tür aktive edilmiş iki kübit birbiriyle iletişim kurar ve bu nedenle “karışabilir”. Dolanıklık, kuantum bilgisayarlar için gerekli olan çok sayıda parçacık veya kübitten oluşan kuantum sistemlerinin özel bir özelliğidir: Bir kübitin ölçülmesinin sonucu doğrudan diğer kübitlerin ölçüm sonuçlarına bağlıdır ve bunun tersi de geçerlidir.

Daha hızlı, daha az hataya açık demektir

Araştırmacılar, bu kübitlerin , en önemlisi ‘kontrollü DEĞİL kapısı’ (CNOT kapısı) olmak üzere mantık kapıları üretmek için nasıl kullanılabileceğini gösteriyor . Mantık kapıları, klasik bilgisayarların hesaplamaları yapmak için de kullandıkları temel yapı taşlarıdır. Yeterince çok sayıda CNOT geçidi ve tek kübit kapıları birleştirilirse, akla gelebilecek her hesaplama işlemi mümkün hale gelir. Böylece kuantum bilgisayarların temelini oluştururlar.

Bu makale, kuantum tabanlı mantık kapılarını öneren ilk makale değil. Grimm, “Kübitleri aktive etme ve dolaştırma yöntemimiz, önceki karşılaştırılabilir tekliflere göre belirleyici bir avantaja sahip: En az on kat daha hızlı” diyor Grimm. Ancak avantaj, yalnızca bu kavrama dayalı bir kuantum bilgisayarın hesaplayabileceği hız değildir; her şeyden önce, sistemin hatalara duyarlılığını ele alır. Grimm, “Qubit’ler çok kararlı değil. Dolaşma süreçleri çok yavaşsa, bazı kübitlerin bu arada bilgilerini kaybetme olasılığı daha yüksektir” diye açıklıyor. Sonuçta, PSI araştırmacılarının keşfettiği şey, bu tür bir kuantum bilgisayarı yapmanın bir yolu karşılaştırılabilir sistemlerden en az on kat daha hızlı değil, aynı zamanda aynı faktörden daha az hataya açık.

Diğer Yazılar

Okuyucu Yorumları

Bir Cevap Yazın

Popüler İçerikler