Dolar 9,3218
Euro 10,8357
Altın 529,53
BİST 1.418
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 16 °C
Sağanak Yağışlı

“Eksik Yapboz Parçası” Keşfedildi: Kuantum Bilgisayar Tasarımında Kritik İlerleme

14.08.2021
61
“Eksik Yapboz Parçası” Keşfedildi: Kuantum Bilgisayar Tasarımında Kritik İlerleme

Döndürme qubit cihazı, ölçüm için hazırlanırken devre kartına bağlanıyor. Kredi bilgileri: Serwan Asaad

UNSW Sydney’den kuantum mühendisleri, kuantum bilgisayarların gerçeğe dönüşmesinin önünde duran büyük bir engeli kaldırdılar: milyonlarca spin qubit’i kontrol edebileceklerini söyledikleri yeni bir teknik keşfettiler – bir silikon kuantum işlemcisindeki temel bilgi birimleri .

Şimdiye kadar, kuantum bilgisayar mühendisleri ve bilim adamları, yalnızca bir avuç dolusu kübitin kontrolünü göstererek kuantum işlemcilerin bir kavram kanıtı modeliyle çalıştılar.

Ancak, bugün (13 Ağustos 2021) yayınlanan en son araştırmalarıyla Bilim Gelişmeleri, ekip, olağanüstü karmaşık hesaplamalar için gereken milyonlarca kübitin kontrolünü sağlaması gereken kuantum bilgisayar mimarisinde ‘eksik yapboz parçası’ olarak düşündükleri şeyi buldular.

UNSW’nin Elektrik Mühendisliği ve Telekomünikasyon Okulu’nda öğretim üyesi olan Dr. Jarryd Pla, araştırma ekibinin onlarca yıldır kuantum bilgisayar bilimcilerini şaşırtan sorunu çözmek istediğini söylüyor: sadece birkaç tane değil, milyonlarca kübit nasıl kontrol edilir? daha fazla kablolama, daha fazla elektrik kullanma ve daha fazla ısı üretme alanı.

Dr Pla, “Bu noktaya kadar, elektron spin kübitlerini kontrol etmek, kübitin hemen yanındaki bir telden akım geçirerek mikrodalga manyetik alanlar sunmamıza güveniyordu” diyor.

“Bir kuantum bilgisayarının yeni aşıların tasarımı gibi küresel olarak önemli sorunları çözmek için ihtiyaç duyacağı milyonlarca kübit’e kadar ölçeklendirmek istiyorsak, bu bazı gerçek zorluklar doğuruyor.

Jarryd Pla ve Andrew Dzurak

Jarryd Pla ve Profesör Andrew Dzurak. Kredi bilgileri: UNSW

“Birincisi, manyetik alanlar mesafe ile gerçekten hızlı bir şekilde düşüyor, bu yüzden sadece tele en yakın olan kübitleri kontrol edebiliyoruz. Bu, giderek daha fazla kübit getirdiğimiz için daha fazla kablo eklememiz gerektiği anlamına geliyor, bu da çipte çok fazla yer kaplayacak.”

Ve çipin -270°C’nin altındaki dondurucu soğuklarda çalışması gerektiğinden, Dr. Pla daha fazla kablo eklenmesinin çipte çok fazla ısı üreteceğini ve kübitlerin güvenilirliğine müdahale edeceğini söylüyor.

Dr. Pla, “Yani, bu tel tekniğiyle yalnızca birkaç kübiti kontrol edebilmeye geri dönüyoruz,” diyor.

ampul anı

Bu sorunun çözümü, silikon çip yapısının tamamen yeniden tasarlanmasını içeriyordu.

Ekip, milyonlarca kübit içermesi gereken aynı küçük boyutlu silikon çip üzerinde binlerce kontrol kablosuna sahip olmak yerine, çipin üstünden tüm kübitleri aynı anda manipüle edebilecek bir manyetik alan üretmenin fizibilitesine baktı.

Tüm kübitleri aynı anda kontrol etme fikri ilk olarak kuantum hesaplama bilim adamları 1990’lardaydı, ancak şimdiye kadar hiç kimse bunu yapmanın pratik bir yolunu bulmamıştı – şimdiye kadar.

“Önce kübitlerin yanındaki kabloyu kaldırdık ve ardından tüm sistem boyunca mikrodalga frekanslı manyetik kontrol alanları sağlamanın yeni bir yolunu bulduk. Yani prensipte, kontrol alanlarını dört milyon kübit’e kadar ulaştırabiliriz,” diyor Dr. Pla.

Pla ve ekip, silikon çipin hemen üzerinde yeni bir bileşen tanıttı – dielektrik rezonatör adı verilen bir kristal prizma. Mikrodalgalar rezonatöre yönlendirildiğinde, mikrodalgaların dalga boyunu çok daha küçük bir boyuta odaklar.

“Dielektrik rezonatör dalga boyunu bir milimetrenin altına indiriyor, bu yüzden şimdi mikrodalga gücünü tüm kübitlerin dönüşlerini kontrol eden manyetik alana çok verimli bir şekilde dönüştürdük.

“Burada iki önemli yenilik var. Birincisi, kübitler için güçlü bir sürüş alanı elde etmek için çok fazla güç harcamamız gerekmiyor, bu da çok önemli bir şekilde fazla ısı üretmediğimiz anlamına geliyor. İkincisi, alanın çip boyunca çok tekdüze olması, böylece milyonlarca kübitin hepsinin aynı düzeyde kontrol deneyimi yaşaması.”

Kuantum takım kurma

Dr. Pla ve ekibi prototip rezonatör teknolojisini geliştirmiş olsalar da, üzerinde test edecekleri silikon kübitleri yoktu. Bu nedenle, ekibi son on yılda geleneksel bilgisayar çiplerini yapmak için kullanılan aynı silikon üretim teknolojisini kullanarak ilk ve en doğru kuantum mantığını gösteren UNSW’deki mühendislik meslektaşı Scientia Profesörü Andrew Dzurak ile konuştu.

“Jarryd yeni fikriyle bana geldiğinde tamamen şaşırdım” diyor Prof. Dzurak, “ve hemen onu ekibimin geliştirdiği qubit çipleriyle nasıl bütünleştirebileceğimizi görmek için çalışmaya başladık.

“Projeye en iyi iki doktora öğrencimizi koyduk, ekibimden Ensar Vahapoğlu ve Jarryd’s’den James Slack-Smith.

“Deneyin başarılı olması bizi çok mutlu etti. Milyonlarca kübitin nasıl kontrol edileceği sorunu, tam ölçekli bir kuantum bilgisayarı inşa etmenin önündeki büyük bir engel olduğu için uzun süredir beni endişelendiriyordu.”

Bir zamanlar yalnızca 1980’lerde hayal edilen, ticari öneme sahip sorunları çözmek için binlerce kübit kullanan kuantum bilgisayarları artık on yıldan daha kısa bir süre sonra olabilir. Bunun ötesinde, olağanüstü karmaşık sistemleri modelleme yetenekleri nedeniyle küresel zorlukların çözümüne ve yeni teknolojiler geliştirmeye yeni ateş gücü getirmeleri bekleniyor.

İklim değişikliği, ilaç ve aşı tasarımı, kod çözme ve yapay zeka, hepsi kuantum hesaplama teknolojisinden faydalanıyor.

İleriye bakmak

Sıradaki ekip, bu yeni teknolojiyi yakın vadeli silikon kuantum işlemcilerin tasarımını basitleştirmek için kullanmayı planlıyor.

“Çip üzerindeki kontrol kablosunun çıkarılması, ek kübitler ve bir kuantum işlemci oluşturmak için gereken diğer tüm elektronik cihazlar için yer açar. Onlarca kübitli cihaz üretmenin bir sonraki adımına geçme işini çok daha basit hale getiriyor” diyor Prof. Dzurak.

Dr. Pla, “Bir milyon kübitlik işlemciler üretilmeden önce çözülmesi gereken mühendislik zorlukları olsa da, artık onları kontrol etmenin bir yolunun olması bizi heyecanlandırıyor” diyor.

Referans: “Küresel bir alan kullanan bir nanoelektronik cihazda tek elektronlu spin rezonansı” 13 Ağustos 2021, Bilim Gelişmeleri.
DOI: 10.1126 / sciadv.abg9158

.

Gelişmelerden zamanında haberdar olmak için Google News’te Bilim Portal’a ABONE OLUN

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.