Kuantum hesaplama, birçok araştırmacının endişelerinin merkezinde yer almaktadır. Sonsuz küçüğün fiziksel ilkelerine dayanan bu bilim, sonunda geleneksel hesaplamadan daha verimli hale gelebilir. Ancak, bir kuantum bilgisayarın mümkün kıldığı tüm uygulamalar henüz bilinmiyor. Şu anda bu teknoloji birçok hesaplama hatasına maruz kalıyor, ancak araştırmacılar bir kuantum sisteminin bilgi depolama birimi olan kübitin kararsızlığını azaltmak için bir yöntem keşfettiler.
Qubit, bir kuantum bilgisayarda birçok hataya maruz kalıyor
Amerika Birleşik Devletleri’ndeki British Columbia Üniversitesi’nden bu araştırma ekibi, dergide yayınlanan bir makalede ayrıntılı olarak açıkladı. Doğa 20 Temmuz’da, bir kuantum bilgisayar aracılığıyla bilgi aktarımını iyileştirecek keşif. Nasıl çalıştığını anlamak için, ikili bir sistemle çalışan klasik bir bilgisayarın aksine, kuantum hesaplamada kübitin aynı anda 0 ve 1 olabileceğini bilmek önemlidir. Bu, bilgi birimi olan bitin, kuantuma kıyasla hesaplama olanaklarını sınırlayarak 0 veya 1 değerini alabileceği anlamına gelir.
Fiber optik sıkıntısına doğru mu?
Kuantum bilgisayarda hareket eden bir kübit, istikrarsızlığını teşvik eden koşullara ve rahatsızlıklara maruz kalır. Özellikle mutlak sıfıra yakın bir sıcaklık, yani -273,15 °C ile karşılaşılmaktadır. Bu nedenle, kuantum araştırmasındaki temel sorulardan biri, şu an için kuantum hesaplamanın uygulanabilirliğini engelleyen bu zor koşullarla bağlantılı hataların sayısının azaltılmasıdır.
Araştırmacılar grubunun keşfettiği yöntem, kübitin bilgi kaybına yol açan maddenin durum değişikliğini önlemeyi amaçlıyor. Bu, katı halden sıvı veya gaz haline klasik değişim değil, bu ilkenin modern bir anlayışıdır. Araştırma ekibinin bir üyesi olan Andrew Potter, maddenin dönüşebileceği sıcaklığı düşünmek yerine, kuantum sistemindeki hal değişiminin nedeninin hataların olduğunu açıklıyor.
İki boyutlu zaman, kübitleri stabilize edebilir
Bu hataları sınırlamak ve kübitin durumunu korumak için araştırmacılar, maddenin hal değişimi üzerindeki zamanın etkisini araştırdılar. Böylece ekip, karmaşık bir kavram kullanarak kübitleri belirli bir hata kategorisinden korumanın mümkün olduğunu gösterdi: iki boyutlu zaman.
Bu iki zamansal boyutu elde etmek için araştırmacılar kendilerini buna yakın bir matematiksel kavrama dayandırdılar: Fibonacci dizisi. Bu sayı dizisinde, her sayı kendisinden önce gelen iki sayının toplamıdır. Sıra şöyle başlar: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13 vb. Araştırmacılar, kuantum bilgisayarda onları korumak için kübitler üzerinde gerçekleştirilecek bir lazer darbe ritmini tanımlamak için bu prensibi kullanmak istiyorlar.
Fibonacci dizisi, yarı kristal adı verilen başka bir fiziksel reaksiyonda da bulunur. Yarı kristallerin yapısı, ünlü matematik dizisinde olduğu gibi, tekrarlanmayan ve rastgele olmayan bir dizide inşa edilmiştir. Bununla birlikte, yarı kristaller, ek bir boyutu gizleyen düzleştirilmiş bir şekil alır. Bu nedenle araştırmacılar, Fibonacci dizisinin ikinci bir zaman boyutunu da gizlediğini belirlediler.
Bilim adamları, Fibonacci dizisine dayanan yarı ritmik lazer darbelerini bir kuantum bilgisayarında yakalanan kübitler üzerinde test ettiler. Kübitler, deneyin tüm süresi boyunca, yani 5.5 saniye boyunca sabit bir durumda kalabildiler, oysa periyodik darbelerle 1.5 saniye sonra kararsız hale geldiler. Araştırmacılar, yöntemlerinin gelecekte kuantum hatalarını azaltmanın yolu olduğunu kanıtlayan bu sonuçlardan memnunlar.