Kuantum bilgisayarlarda büyük atılım
Güncelleme Tarihi:
Kuantum bilgisayarların klasik makineleri gerçekten geride bırakabilmesi için, çok daha fazla kübite ihtiyaç var. Bugünün en gelişmiş sistemleri yaklaşık 1000 kübit seviyesinde dolaşırken, Columbia University’nden fizikçiler Sebastian Will ve Nanfang Yu, ölçeği “on binlerce” seviyesine taşıyabilecek yeni bir yöntem gösterdi.
Nature dergisinde yayımlanan çalışmada ekip, “optik cımbız” tekniğini metayüzey (metasurface) adı verilen düz optiklerle birleştirerek nötr atom dizilerini büyütmenin önünü açtı.
ATOMLAR DOĞAL KÜBİT
Bu yaklaşımın kalbinde “nötr atom dizileri” var. Atomlar, süperpozisyon ve dolanıklık gibi kuantum hesaplamanın temel özelliklerini doğal olarak taşıyor. Üstelik aynı tür atomlar birbirinin tıpatıp aynısı olduğu için, her bir kübiti tek tek ayarlama derdi azalıyor. Bu da sistem büyüdükçe kritik bir avantaj.
Ekip, deneyde 1000 stronsiyum atomunu aynı anda yakalamayı başardı. Daha da önemlisi, kullanılan yöntemin prensipte 100 binin çok üstüne genişleyebileceğini gösteriyorlar.
METAYÜZEY CIMBIZI
“Optik cımbız”, çok hassas odaklanmış bir lazer ışınıyla tek bir atomu adeta yerinde tutma yöntemi. Bugüne kadar büyük diziler için çoğunlukla SLM/AOD gibi ek, hacimli ve pahalı optik sistemler kullanılıyordu. Yeni çalışmada farkı yaratan şey ise metayüzeyler.
Metayüzeyleri, ışığı şekillendiren nano ölçekte “piksel”lerden oluşan düz bir optik çip gibi düşünebilirsiniz. Tek bir lazer demeti bu düz yüzeyden geçince, aynı anda çok sayıda odak noktası üretecek şekilde “desenleniyor”. Çalışmada kullanılan piksellerin boyutu 200 nm’den küçük; yani cımbızlarda kullanılan 520 nm dalga boyundan da küçük ölçeklerde ışık kontrol ediliyor.
Ekip ayrıca 3,5 mm çapında, 100 milyondan fazla pikselli bir metayüzeyle 600 x 600 düzeninde toplam 360 bin optik cımbız üretebildiğini raporluyor. Bu sayı, mevcut yaklaşımların ölçek sınırlarının çok ötesinde.
NE İŞE YARAYACAK?
Bu gelişme tek başına “yarın 100 bin kübitli kuantum bilgisayar geliyor” demek değil; ama ölçeklenmenin önündeki en büyük prangalardan birine ciddi bir çözüm öneriyor. Böyle dev atom dizileri:
* Kuantum bilgisayarlar için gerekli hata düzeltme mimarilerini daha gerçekçi kılabilir,
* Karmaşık kuantum sistemlerini anlamak için kuantum simülatörlerini büyütebilir,
* Laboratuvar dışına taşınabilecek kadar gelişmiş optik atom saatleri gibi teknolojileri hızlandırabilir.
Ekip “bir sonraki adım” için de pratik bir engeli açıkça söylüyor: Daha çok atom için daha güçlü lazer gerekiyor. Yani yol net; şimdi mesele, sistemi besleyecek gücü ve mühendisliği aynı ölçeğe taşımak.