Bilim adamları, birbirleriyle konuşmak için 20 farklı dolaşmış kuantum biti veya kübit elde ederek en büyük ve en karmaşık kuantum-bilgisayar ağını oluşturdular.
Ekip daha sonra bilgisayar için kuantum "kısa süreli bellek" prototipi oluşturarak sözde tüm kubitlerde bulunan bilgileri okuyabildi. Geçmiş çabalar ultra soğuk lazerlerde daha büyük parçacıklar grubunu karıştırmış olsa da, araştırmacılar ilk kez bir ağda olduklarını doğrulayabilmişlerdir.
Araştırmacılar, 10 Nisan tarihli Physics Review X dergisinde yayınlanan çalışmaları, kuantum bilgisayarlarını yeni bir seviyeye iterek, kübitlerin silikon çip tabanlı bilgisayarların klasik parçalarından daha iyi performans gösterdiği sözde "kuantum avantajına" yaklaşıyor. .
Bitlerden kubitlere
Geleneksel bilgi işlem 0s ve 1s ikili diline dayanır - sadece iki harfli bir alfabe veya kuzey veya güney kutbuna çevrilmiş bir dizi küre. Modern bilgisayarlar bu dili metal ve silikon devreler yoluyla elektrik akışını göndererek veya durdurarak, manyetik polariteyi değiştirerek veya ikili "açık veya kapalı" duruma sahip diğer mekanizmaları kullanarak kullanırlar.
Bununla birlikte, kuantum bilgisayarlar, sonsuz sayıda "harf" ile farklı bir dil kullanır.
İkili diller kürelerin kuzey ve güney kutuplarını kullanırsa, kuantum hesaplama aradaki tüm noktaları kullanır. Kuantum hesaplamanın amacı, kutuplar arasındaki tüm alanı da kullanmaktır.
Fakat böyle bir dil nereye yazılabilir? Donanım mağazasında kuantum maddeyi bulabileceğiniz gibi değil. Böylece ekip, lazer ışınlarıyla kalsiyum iyonlarını hapsediyor. Bu iyonları enerji ile vurarak elektronları bir katmandan diğerine taşıyabilirler.
Lise fiziğinde elektronlar, araba değiştirme şeritleri gibi iki katman arasında sıçrar. Ancak gerçekte, elektronlar tek bir yerde veya bir katmanda mevcut değildir - aynı anda birçoklarında da bulunurlar, kuantum süperpozisyonu olarak bilinen bir fenomen. Bu garip kuantum davranış, sonsuz olasılıklar kullanan yeni bir bilgisayar dili tasarlama şansı sunuyor. Klasik bilişim bit kullanırken, süperpozisyondaki bu kalsiyum iyonları kuantum bitleri veya kübitler haline gelir. Geçmişteki çalışmalar daha önce böyle kübitler yaratmış olsa da, bilgisayar yapmanın hilesi bu kübitlerin birbirleriyle konuşmasını sağlamaktır.
Viyana'daki Kuantum Optik ve Kuantum Bilgi Enstitüsü'nde kıdemli araştırmacı olan Nicolai Friis, "Tüm bu bireysel iyonların tek başına olması gerçekten ilgilendiğiniz bir şey değil," dedi. "Birbirleriyle konuşmuyorlarsa, onlarla yapabileceğiniz tek şey çok pahalı bir klasik hesaplamadır."
Konuşan bitler
Bu durumda kubitlerin "konuşmasını" sağlamak için, dolaşıklık adı verilen kuantum mekaniğinin başka bir tuhaf sonucuna dayandırıldı. Dolaşma, iki (veya daha fazla) parçacığın, geniş mesafelerle ayrılsa bile, koordineli, bağımlı bir şekilde çalıştığı zamandır. Çoğu uzman, dolaşık parçacıkların laboratuvar denemesinden hesaplama devrimine kadar kuantum hesaplama mancınıkları için anahtar olacağını düşünüyor.
Avusturya'daki Innsbruck Üniversitesi'nden fizik profesörü olan çalışma yazarı Rainer Blatt, "Yirmi yıl önce iki parçacığın birbirine karışması çok önemliydi." "Ama gerçekten bir kuantum bilgisayarı inşa etmek istediğinizde, sadece beş, sekiz, 10 veya 15 kubit demekle çalışmamalısınız. Sonunda, çok, çok daha fazla kubit ile çalışmak zorundayız."
Ekip, 20 parçacığı kontrollü bir ağa dolaştırmayı başardı - hala gerçek bir kuantum bilgisayarından kısa ama bugüne kadarki en büyük ağ. Ve yine de 20'nin tamamının birbirine dolandığını doğrulamak zorunda olsalar da, geleceğin süper bilgisayarlarına doğru sağlam bir adım. Bugüne kadar, kübitler klasik bilgisayar bitlerinden daha iyi performans göstermedi, ancak Blatt, genellikle kuantum avantajı olarak adlandırılan anın geldiğini söyledi.
Blatt, "Bir kuantum bilgisayarı asla klasik bilgisayarların yerini almayacak; onlara eklenecek," dedi. "Bunlar yapılabilir."
