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

Fotonik Çip Atılımı Gerçek Dünya Koşullarında Kuantum Hesaplamaya Doğru Bir Yol Açıyor

31.08.2021
39
Fotonik Çip Atılımı Gerçek Dünya Koşullarında Kuantum Hesaplamaya Doğru Bir Yol Açıyor

Kuantum Hesaplama Platformu, Bir Kuruştan Daha Küçük Bir Silikon Çip Üzerinde Toplu Optiklerden Entegre Fotoniklere Geçişi Hızlandırıyor

NS kuantum hesaplama Pazarın 2030 yılına kadar 65 milyar dolara ulaşacağı tahmin ediliyor ve bu, anlaşılmaz derecede karmaşık sorunları çözme potansiyeli nedeniyle hem yatırımcılar hem de bilim adamları için sıcak bir konu.

İlaç keşfi bir örnektir. Bir ilaç şirketi, ilaç etkileşimlerini anlamak için iki molekülün etkileşimini simüle etmek isteyebilir. Buradaki zorluk, her bir molekülün birkaç yüz atomdan oluşması ve bilim adamlarının, ilgili moleküller tanıtıldığında bu atomların kendilerini nasıl düzenleyebileceklerini modellemeleri gerektiğidir. Olası konfigürasyonların sayısı sonsuzdur – tüm evrendeki atom sayısından daha fazladır. Böylesine kapsamlı, dinamik bir veri problemini çözmek bir yana, yalnızca bir kuantum bilgisayar temsil edebilir.

Dünyanın dört bir yanındaki üniversitelerde ve özel sektördeki araştırma ekipleri teknolojinin farklı boyutları üzerinde çalışırken, kuantum hesaplamanın yaygın kullanımı onlarca yıl uzakta kalıyor.

Üç Optik Mikrorezonatör

Bu silikon çip, fotonları zarflayan ve fotonları tekli dalga boylarından çoklu dalga boylarına verimli bir şekilde dönüştürmek için bir mikro tarak oluşturan üç optik mikro rezonatör içerir. Yi’nin ekibi, tek bir mikrorezonatörden 40 qumod oluşumunu doğrulayarak, kuantum modlarının çoğullanmasının entegre fotonik platformlarda çalışabileceğini kanıtladı. Kredi: Virginia Üniversitesi

Virginia Üniversitesi Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu’nda elektrik ve bilgisayar mühendisliği yardımcı doçenti olan Xu Yi liderliğindeki bir araştırma ekibi, çok çeşitli ışıklar için ışığı algılayan ve şekillendiren fotonik cihazların fiziği ve uygulamalarında bir niş oluşturdu. iletişim ve bilgi işlem dahil olmak üzere kullanır. Araştırma grubu, bir kuruş büyüklüğündeki bir fotonik çip üzerinde kuantum hızına ulaşmak için gereken cihaz sayısını büyük ölçüde azaltan, ölçeklenebilir bir kuantum hesaplama platformu yarattı.

UVA’da kuantum optiği ve kuantum bilgisi profesörü Olivier Pfister ve Kore İleri Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’nde yardımcı doçent olan Hansuek Lee bu başarıya katkıda bulundu.

Doğa İletişimi yakın zamanda ekibin deneysel sonuçlarını yayınladı, “Bir Çipte Sıkıştırılmış Kuantum Mikrokomb”. Yi’nin grup üyelerinden ikisi, Ph.D. fizik öğrencisi ve Mandana Jahanbozorgi, Ph.D. elektrik ve bilgisayar mühendisliği öğrencisi, makalenin ilk yazarlarıdır. Ulusal Bilim Vakfı’nın Kuantum İletişimi için Mühendislik Kuantum Entegre Platformları programından bir hibe bu araştırmayı desteklemektedir.

Xu Yi

Virginia Üniversitesi Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu’nda elektrik ve bilgisayar mühendisliği yardımcı doçenti olan Xu Yi liderliğindeki bir araştırma ekibi, çok çeşitli ışıklar için ışığı algılayan ve şekillendiren fotonik cihazların fiziği ve uygulamalarında bir niş oluşturdu. iletişim ve bilgi işlem dahil olmak üzere kullanır. Kredi: Virginia Üniversitesi

Kuantum bilişim, bilgi işlemenin tamamen yeni bir yolunu vaat ediyor. Masaüstü veya dizüstü bilgisayarınız, bilgileri uzun bit dizilerinde işler. Bir bit, iki değerden yalnızca birini tutabilir: sıfır veya bir. Kuantum bilgisayarlar bilgiyi paralel olarak işler, bu da daha fazlasını hesaplamak için bir bilgi dizisinin işlenmesini beklemek zorunda olmadıkları anlamına gelir. Bilgi birimlerine aynı anda bir ve sıfır olabilen bir melez olan kübit denir. Bir kuantum modu veya qumode, bir ile sıfır arasındaki değişkenlerin tam spektrumunu (ondalık noktanın sağındaki değerler) kapsar.

Araştırmacılar, kuantum hızlarına ulaşmak için gereken muazzam sayıdaki kumodları verimli bir şekilde üretmek için farklı yaklaşımlar üzerinde çalışıyorlar.

Yi’nin fotonik tabanlı yaklaşımı çekici çünkü bir ışık alanı da tam spektrumlu; spektrumdaki her ışık dalgası bir kuantum birimi olma potansiyeline sahiptir. Yi, ışık alanlarını dolaştırarak ışığın bir kuantum durumuna ulaşacağını varsaymıştı.

İnternet üzerinden bilgi sağlayan optik fiberlere muhtemelen aşinasınızdır. Her bir optik fiberin içinde, birçok farklı renkteki lazerler paralel olarak kullanılır ve bu olay çoğullama olarak adlandırılır. Yi, çoğullama kavramını kuantum alemine taşıdı.

Mikro ekibinin başarısının anahtarıdır. UVA, ölçeklenebilir bir kuantum hesaplama platformu oluşturmak için optik çoğullama kullanımında öncü ve liderdir. 2014 yılında, Pfister’ın grubu, toplu bir optik sistemde 3.000’den fazla kuantum modu üretmeyi başardı. Bununla birlikte, bu kadar çok kuantum modunu kullanmak, bir algoritmayı çalıştırmak ve diğer işlemleri gerçekleştirmek için ihtiyaç duyulacak binlerce ayna, lens ve diğer bileşenleri içermek için büyük bir ayak izi gerektirir.

Pfister, “Alanın geleceği entegre kuantum optiğidir” dedi. “Yalnızca korunan optik laboratuvarlarından alan uyumlu fotonik çiplere kuantum optik deneyleri aktarıldığında, iyi niyetli kuantum teknolojisi gün ışığını görebilir. UVA’ya Xu Yi gibi kuantum fotonik alanında bir dünya uzmanı çekebildiğimiz için son derece şanslıyız ve bu yeni sonuçların bize açtığı perspektifler beni çok heyecanlandırıyor.”

Yi’nin grubu, optik mikrorezonatörde, fotonları saran ve fotonları verimli bir şekilde tek dalga boyundan çoklu dalga boylarına dönüştüren bir mikro tarak oluşturan halka şeklinde, milimetre boyutunda bir yapı olan bir kuantum kaynağı yarattı. Işık, optik güç oluşturmak için halkanın etrafında dolaşır. Bu güç birikimi, fotonların etkileşime girme şansını artırır, bu da mikro petekteki ışık alanları arasında kuantum dolaşıklığı üretir. Yi’nin ekibi, çoğullama yoluyla, bir çip üzerindeki tek bir mikrorezonatörden 40 kumod üretildiğini doğrulayarak, kuantum modlarının çoğullanmasının çalışabileceğini kanıtladı. entegre fotonik platformlar. Bu sadece ölçebildikleri sayıdır.

Yi, “Sistemi optimize ettiğimizde tek bir cihazdan binlerce qumod üretebileceğimizi tahmin ediyoruz” dedi.

Yi’nin çoğullama tekniği, hataların kaçınılmaz olduğu gerçek dünya koşulları için kuantum hesaplamaya doğru bir yol açar. Bu, klasik bilgisayarlarda bile geçerlidir. Ancak kuantum durumları klasik durumlardan çok daha kırılgandır.

Hataları telafi etmek için gereken kübit sayısı, cihaz sayısındaki orantılı artışla bir milyonu aşabilir. Çoğullama, ihtiyaç duyulan cihaz sayısını iki veya üç büyüklük sırası kadar azaltır.

Yi’nin fotonik tabanlı sistemi, kuantum hesaplama arayışında iki ek avantaj sunuyor. Süper iletken elektronik devreler kullanan kuantum bilgi işlem platformları, kriyojenik sıcaklıklara soğutma gerektirir. Fotonun kütlesi olmadığı için fotonik entegre çiplere sahip kuantum bilgisayarlar oda sıcaklığında çalışabilir veya uyuyabilir. Ek olarak, Lee standart litografi tekniklerini kullanarak mikrorezonatörü bir silikon çip üzerinde üretti. Bu önemlidir çünkü rezonatör veya kuantum kaynağının seri üretilebileceğini ima eder.

Yi, “Kuantum hesaplamada mühendisliğin sınırlarını zorlamaktan ve toplu optikten entegre fotoniğe geçişi hızlandırmaktan gurur duyuyoruz” dedi. “Cihazları ve devreleri fotonik tabanlı bir kuantum hesaplama platformuna entegre etmenin ve performansını optimize etmenin yollarını keşfetmeye devam edeceğiz.”

Kredi: Zijiao Yang, Mandana Jahanbozorgi, Dongin Jeong, Shuman Sun, Olivier Pfister, Hansuek Lee ve Xu Yi, 6 Ağustos 2021, “Bir çip üzerinde sıkıştırılmış kuantum mikrokomb”, Doğa İletişimi.
DOI: 10.1038/s41467-021-25054-z

.

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

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.