Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) araştırmacıları yeni bir Qubit tutarlılığı üzerine 10 saniyelik rekor. Nature’da yayınlanan araştırma, daha önceki kuantum tutarlılık kaydının iki katına çıkarılmasını sağlıyor ve bu, daha geçen haftadan elde edilen etkileyici bir başarı. Yeni kayıt, fermiyon olarak da bilinen titreşen atom çiftlerine dayanan yeni bir kübit formunun keşfinin üzerinde duruyor. Ve pek çok ilginç ve devrimci bilim parçası gibi, araştırma ve sonuçları da tesadüfi bir keşifle başladı.
Ekibin çalışması, fermiyonların (esas olarak tek yarım tamsayı dönüşlü atomlar) davranışını araştırmaya odaklandı. Potasyum-40 atomları olarak eşleştirildiğinde bu parçacıkların davranışını araştırmayı planladılar. Bunu yaparken, araştırmacılar fermiyonları 100 nanokelvin’e (-273 ºC), genellikle parçacıkların kuantum özelliklerini ortaya çıkaran sıcaklıklara kadar soğuttular ve dünyanın en güçlü kuantum sistemlerinden bazılarında kullanılıyor. Daha sonra, atomları yakalayan ve onları bir noktaya kadar gözlemlenebilir hale getiren optik bir kafes oluşturmak için bir lazer sistemi kullanıldı.
Fermiyonlar, periyodik aralıklarla, neredeyse sarkaçlar gibi, gözlemlenebilir alanın içinde ve dışında sallanan, kafesin gözlemlenebilir alanına girip çıkmaya devam etti. Bu da, biri gözlemlenebilir, diğeri gözlemlenemeyen iki kuantum durumu arasında salındıklarını gösterdi.
Fermiyonların bu koşullardaki davranışı, kuantum atılımının kapılarını açan şeydi. Eşleştirilmiş (ve kapana kısılmış) fermiyonlar, sanki tek bir molekülmüş gibi senkronize olarak hareket ediyor gibi görünüyordu; bu, iki parçacığın, bir kübiti etkileyen kuvvetlerin aynı değişiklikleri üretmesi için iki parçacığın eşleştirildiği durum olan kuantum dolaşıklığı sorularını gündeme getirdi. onun çifti içinde. Sihirli bir şekilde (tamam, bilimsel olarak), bu, makro-fizik dünyamızdan gelen uzaklık ve diğer sıradan düşüncelerden bağımsız olarak gerçekleşir.
MIT’de Thomas A. Frank Fizik Profesörü Martin Zwierlein, “Genellikle deneysel fizikte parlak bir sinyaliniz olur ve bir sonraki an cehenneme gider ve bir daha asla geri dönmez” dedi. “Burada hava karardı, ama sonra tekrar aydınlandı ve tekrarladı. Bu salınım, zamanla gelişen tutarlı bir süperpozisyon olduğunu gösteriyor. Bu mutlu bir andı.”
Fizikçiler daha sonra fermiyon çiftlerinin iki titreşim durumunun bir üst üste binmesini sürdürdüklerini doğruladılar – başka bir deyişle, aynı anda birbirlerine karşı hareket ettiler, ama aynı zamanda birlikte sallandılar. Bunu, insan kulağının alçak bir uğultu olarak algılayabileceği 144 Hz’lik bir frekansta yaptılar. Daha sonra, bir manyetik alan uygulayarak ve değiştirerek bu süperpozisyon durumu ile etkileşime girmeyi başardılar.
Zwierlein, “Bu, birbiriyle etkileşmeyen iki sarkaçla başlamak gibi” dedi ve “Manyetik alan uygulayarak aralarında bir yay oluşturuyoruz ve bu yayın gücünü değiştirerek sarkacı yavaşça birbirinden ayırabiliyoruz.”
Fermiyon kübitlerinin on saniyelik tutarlılık süresi, kübit çiftlerine şimdiye kadar görülmemiş bir sağlamlık göstermesi bakımından araştırmacıları şaşırttı. On saniye, gelişmiş bilgi işlem sistemleri için çok fazla bir süredir ve kuantum hesaplama gibi olasılıklı sistemler için daha da fazladır. Şimdiye kadar, fermiyon kübitleri henüz etkileşime girmedi, bu da aslında yararlı kuantum hesaplama çalışmasını gerçekleştirmek için gerekli bir adım. Ancak ekip, bunun mümkün olduğuna ve başarıldığında, mevcut tasarımın bu zaman diliminde yaklaşık 10.000 kuantum hesaplamaya izin vermesi gerektiğine inanıyor.
10.000 kuantum hesaplama tahmini, araştırmacıların bir seferde yaklaşık 400 fermiyon çiftini aynı anda manipüle etme yeteneğine dayanmaktadır – muhtemelen ölçeklendirmek için yer vardır. Ama önce, fermiyon çiftlerini tek tek kontrol etmenin yollarını bulmaları gerekiyor, bu onların eşleştirilmiş kuantum hesaplama birimleri veya kübitler olarak hareket etmelerine izin verecek olan şeydir. Bu sorunu çözmeye zaten yakın görünüyorlar. Ancak daha derin bir başkası, eşleştirilmiş kübitlerin başkalarıyla da konuşabilmeleri gerektiğinde ortaya çıkar; kuantum devreleri (veya kuantum işlemleri) bu bilgi alışverişinde – ve kübit kapılarının oluşumunda – izlenebilir.
Ancak bilim adamları kendinden eminler ve ileriye doğru açık bir yol olduğunu söylüyorlar. Bilim camiasının, sonsuz derecede küçük olanın iradesini insan zekasının kuvvetlerine boyun eğdirmek için halihazırda bulduğu sayısız yoldan bir diğeri. Belki de bu ilerlemeler, Bitcoin’in şifrelemesini beklenenden daha kısa sürede kırmak için kullanılacaktır.