Dolar 13,7033
Euro 15,5541
Altın 785,05
BİST 2.005
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 13 °C
Sağanak Yağışlı

Ordu Araştırmacıları Oda Sıcaklığında Kuantum Hesaplamaya Doğru İlerliyor

16.05.2020
190
Ordu Araştırmacıları Oda Sıcaklığında Kuantum Hesaplamaya Doğru İlerliyor

Ordu araştırmacıları, işlevini yerine getirmek için artık aşırı soğuk sıcaklıklara ihtiyaç duymayacak kuantum bilgisayar devrelerinin yaklaşık on yıl sonra bir gerçeklik haline geleceğini tahmin ediyorlar.

Yıllarca, oda sıcaklığında çalışan katı hal kuantum teknolojisi uzak görünüyordu. Şeffaf doğrusal olmayan optik kristallerin uygulanması, bu kilometre taşına en muhtemel yol olarak ortaya çıkarken, böyle bir sistemin makul olması her zaman söz konusu olmaya devam etti.

Şimdi, Ordu bilim adamları bu yaklaşımın geçerliliğini resmen doğruladılar. ABD Teknoloji Muharebe Yetenekleri Geliştirme Komutanlığı’nın Ordu Araştırma Laboratuvarı’ndan Dr. Kurt Jacobs, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden Dr. Mikkel Heuck ve Prof. Dirk Englund ile birlikte çalışan bir kuantum mantık kapısının fizibilitesini gösteren ilk kişi oldu. fotonik devreler ve optik kristaller.

“Kuantum teknolojilerini kullanan gelecekteki cihazlar çok soğuk sıcaklıklara kadar soğutmayı gerektirecekse, bu onları pahalı, hantal ve güce aç hale getirecektir,” dedi Heuck. “Araştırmamız, kuantum cihazları için gerekli olan dolaşıklığı oda sıcaklığında manipüle edebilecek gelecekteki fotonik devreler geliştirmeyi amaçlamaktadır.”

Quantum teknolojisi, bilgi işlem, iletişim ve uzaktan algılama konularında bir dizi gelecekteki gelişmeler sunar.

Her türlü görevi yerine getirmek için, geleneksel klasik bilgisayarlar tam olarak belirlenen bilgilerle çalışır. Bilgiler, her biri açık veya kapalı olabilen birçok bitte saklanır. Klasik bir bilgisayar, birkaç bit tarafından belirtilen bir girdi verildiğinde, bu girdiyi, bir dizi bit olarak verilen bir cevap üretmek için işleyebilir. Klasik bir bilgisayar her defasında bir girdi işler.

Buna karşılık, kuantum bilgisayarlar aynı anda hem açık hem de kapalı oldukları garip bir durumda olabilecek bilgileri kubitlerde saklarlar. Bu, bir kuantum bilgisayarın aynı anda birçok girdinin yanıtlarını keşfetmesini sağlar. Tüm cevapları bir kerede çıktılayamasa da, bu cevaplar arasındaki ilişkileri çıkarabilir, bu da bazı problemleri klasik bir bilgisayardan çok daha hızlı çözmesini sağlar.

Ne yazık ki, kuantum sistemlerinin en büyük dezavantajlarından biri kubitlerin garip durumlarının kırılganlığıdır. Kuantum teknolojisi için olası birçok donanım, özel ortamların bilgisayar ortamıyla etkileşime girerek yok edilmesini önlemek için aşırı soğuk sıcaklıklarda (sıfır kelvine yakın) tutulmalıdır.

Jacobs, “Bir kübitin çevresindeki başka herhangi bir şeyle etkileşimi kuantum durumunu bozmaya başlayacaktır” dedi. “Örneğin, ortam bir parçacık gazı ise, o zaman çok soğuk tutmak gaz moleküllerinin yavaş hareket etmesini sağlar, böylece kuantum devrelerine o kadar çarpmazlar.”

Araştırmacılar bu sorunu çözmek için çeşitli çabalar gösterdiler, ancak henüz kesin bir çözüm bulunmadı. Şu anda, doğrusal olmayan optik kristalleri içeren fotonik devreler şu anda oda sıcaklıklarında katı hal sistemleri ile kuantum hesaplama için tek uygun yol olarak ortaya çıkmıştır.

“Fotonik devreler, elektrik sinyalleri yerine ışığı manipüle etmeleri dışında biraz elektrik devrelerine benziyor,” dedi Englund. “Örneğin, fotonların aşağı doğru ilerleyeceği şeffaf bir malzemeden, biraz da teller boyunca giden elektrik sinyallerine benzer kanallar yapabiliriz.”

Bilgi depolamak için iyon veya atom kullanan kuantum sistemlerinden farklı olarak, foton kullanan kuantum sistemleri soğuk sıcaklık sınırlamasını atlayabilir. Ancak, fotonların yine de mantık işlemleri gerçekleştirmek için diğer fotonlarla etkileşime girmesi gerekir. Doğrusal olmayan optik kristaller devreye giriyor.

Araştırmacılar, içinde fotonları geçici olarak yakalayan kristallerdeki boşlukları tasarlayabilirler. Bu yöntemle kuantum sistemi, bir kübitin tutabileceği iki farklı olası durum oluşturabilir: fotonlu (açık) bir boşluk ve fotonsuz (kapalı) bir boşluk. Bu kübitler daha sonra garip durumlar için çerçeve oluşturan kuantum mantık kapıları oluşturabilir.

Başka bir deyişle, araştırmacılar, bir fotonun bir kübiti temsil etmek için kristal boşlukta olup olmadığının belirsiz durumunu kullanabilirler. Mantık kapıları iki kubit üzerinde birlikte hareket eder ve aralarında “kuantum dolaşıklığı” yaratabilir. Bu dolaşma otomatik olarak bir kuantum bilgisayarında üretilir ve algılamadaki uygulamalara kuantum yaklaşımları için gereklidir.

Bununla birlikte, bilim adamları bu noktaya kadar tamamen spekülasyona dayanan doğrusal olmayan optik kristaller kullanarak kuantum mantık kapıları yapma fikrini temel aldılar. Muazzam bir umut vaat etmesine rağmen, bu yöntemin pratik mantık kapılarına bile yol açıp açmayacağına dair şüpheler kaldı.

Ordu laboratuvarında ve MIT’de araştırmacılar, yerleşik fotonik devre bileşenlerini kullanarak bu yaklaşımla bir kuantum mantık kapısı gerçekleştirmenin bir yolunu sunana kadar doğrusal olmayan optik kristallerin uygulanması söz konusu kaldı.

Jacobs, “Sorun, bir kişinin kanalda seyahat eden bir fotonu varsa, fotonun belirli bir şekle sahip bir ‘dalga paketi’ olmasıydı. “Bir kuantum kapısı için, kapının çalışmasından sonra foton dalga paketlerinin aynı kalması gerekir. Doğrusal olmayanlıklar dalga paketlerini bozduğundan, soru, dalga paketini boşluklara yükleyip yükleyemeyeceğiniz, doğrusal olmayan bir yöntemle etkileşime girip giremeyeceği ve fotonları başladığı gibi aynı dalga paketlerine sahip olacakları şekilde tekrar yayabileceğinizdi. ”

Kuantum mantık kapısını tasarladıktan sonra, araştırmacılar, teorik olarak uygun şekilde çalışabileceğini göstermek için kapının işleyişinde çok sayıda bilgisayar simülasyonu yaptılar. Araştırmacılar, bu yöntemle bir kuantum mantık kapısının gerçek olarak inşa edilmesi için öncelikle belirli fotonik bileşenlerin kalitesinde önemli iyileştirmeler gerektireceğini belirtti.

Heuck, “Son on yılda kaydedilen ilerlemeye dayanarak, gerekli iyileştirmelerin gerçekleştirilmesinin yaklaşık on yıl sürmesini bekliyoruz” dedi. “Ancak, bozulma olmadan bir dalga paketini yükleme ve yayma süreci, mevcut deneysel teknoloji ile gerçekleştirebilmemiz gereken bir şeydir ve bu yüzden bir sonraki aşamada üzerinde çalışacağımız bir deneydir.”

Fiziksel İnceleme Mektupları, ekibin bulgularını 20 Nisan 2020’de hakemli bir makalede yayınladı.


Kaynak: Mikkel Heuck, Kurt Jacobs ve Dirk R. Englund, 20 Nisan 2020, Fiziksel İnceleme Mektupları , “Dinamik Olarak Birleştirilmiş Boşluklar ve Optik Doğrusal Olmayanlıkların Kullanıldığı Kontrollü Faz Kapısı”.

Ordu Araştırmacıları Oda Sıcaklığında Kuantum Hesaplamaya Doğru İlerliyor 1

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.