Kuantum Hesaplamada Devrim: Silikonda Üç Döndürme Kübitinin Dolaşması Gerçekleştirildi…

Silikonda tamamen kontrol edilebilir bir dizi spin kübitinde üç kübitlik dolanık bir durum gerçekleştirilmiştir.

Tamamen RIKEN ekibi, dolanık olabilen silikon bazlı spin kübitlerinin sayısını ikiden üçe çıkararak, çok kübitli kuantum algoritmalarını gerçekleştirmek için spin kübitlerinin potansiyelini vurguladı.

Kuantum bilgisayarlar, belirli hesaplama türlerini gerçekleştirirken geleneksel bilgisayarları toz içinde bırakma potansiyeline sahiptir. Bunlar, geleneksel bilgisayarların kullandığı bitlerin kuantum eşdeğeri olan kuantum bitlerine veya kübitlere dayanır.

Diğer bazı kübit teknolojilerinden daha az olgun olmasına rağmen, silikon kuantum noktaları olarak bilinen küçük silikon blokları, onları kübitleri gerçekleştirmek için oldukça çekici kılan çeşitli özelliklere sahiptir. Bunlar arasında uzun tutarlılık süreleri, yüksek doğrulukta elektrik kontrolü, yüksek sıcaklıkta çalışma ve ölçeklenebilirlik için büyük potansiyel bulunmaktadır. Bununla birlikte, birkaç silikon bazlı spin kübitini faydalı bir şekilde bağlamak için, şimdiye kadar fizikçilerden kaçan bir başarı olan ikiden fazla kübiti dolaştırabilmek çok önemlidir.

Seigo Tarucha ve beş meslektaşı, tümü RIKEN Acil Durum Bilimi Merkezi’nde, şimdi silikonda yüksek doğrulukla (bir kübitin beklenen durumda olma olasılığı) üç kübitlik bir diziyi başlattı ve ölçtü. Ayrıca üç dolaşmış kübiti tek bir cihazda birleştirdiler.

Bu gösteri, spin kübitlerine dayalı kuantum sistemlerinin yeteneklerini genişletmeye yönelik ilk adımdır. Tarucha, “İki kübitlik işlem, temel mantıksal hesaplamaları gerçekleştirmek için yeterince iyi” diye açıklıyor. “Ancak üç kübitlik bir sistem, hata düzeltmeyi ölçeklendirmek ve uygulamak için minimum birimdir.”

Takımın cihazı, silikon/silikon-germanyum heteroyapısı üzerinde üçlü bir kuantum noktasından oluşuyordu ve alüminyum kapılar aracılığıyla kontrol ediliyor. Her kuantum noktası, dönüş ve dönüş durumları bir kübit kodlayan bir elektronu barındırabilir. Çip üzerindeki bir mıknatıs, üç kübitin rezonans frekanslarını ayıran bir manyetik alan gradyanı üretir, böylece bunlar ayrı ayrı ele alınabilir.

Araştırmacılar önce iki kübitlik bir kapı (kuantum hesaplama cihazlarının yapı taşını oluşturan küçük bir kuantum devresi) uygulayarak kübitlerden ikisini birbirine dolaştırdılar. Daha sonra üçüncü kübit ile kapıyı birleştirerek üç kübitlik dolanıklığı fark ettiler. Ortaya çıkan üç kübitlik durum, %88 gibi oldukça yüksek bir durum doğruluğuna sahipti ve hata düzeltme için kullanılabilecek bir dolaşmış durumdaydı.

Bu gösteri, büyük ölçekli bir kuantum bilgisayara giden iddialı bir araştırma kursunun sadece başlangıcıdır. Tarucha, “Üç kübitlik cihazı kullanarak ilkel hata düzeltmeyi göstermeyi ve on veya daha fazla kübitli cihazlar üretmeyi planlıyoruz” diyor. “Daha sonra 50 ila 100 kübit geliştirmeyi ve daha karmaşık hata düzeltme protokollerini uygulamayı planlayarak, on yıl içinde büyük ölçekli bir kuantum bilgisayarın yolunu açmayı planlıyoruz.”