Araştırmacılar, basit bir iş birliği oyununda kuantum dolanıklığının klasik sistemlere karşı üstünlüğünü kanıtladı.
Kuantum sistemleri, bazı karmaşık problemleri klasik bilgisayarlardan daha hızlı ve verimli bir şekilde çözme potansiyeline sahip. Ancak, bugüne kadar yapılan çalışmaların sadece birkaçı kuantum bilgisayarların belirli görevlerde klasik bilgisayarları kesin olarak geride bıraktığını kanıtlayabildi. Çoğu araştırma, ileri düzey hesaplamalar, simülasyonlar veya optimizasyon problemleri gibi konulara odaklandığından, bu üstünlük genellikle halka anlaşılması zor bir biçimde sunuluyordu.
Oxford Üniversitesi ve Sevilla Üniversitesi’nden araştırmacılar, klasik bir senaryoya kıyasla kuantum avantajını gösteren yeni bir çalışma yayınlandı. Physical Review Letters dergisinde yayınlanan araştırmada, bilim insanları, “tekil döngü oyunu” (odd-cycle game) adı verilen bir iş birliği oyununda kuantum dolanıklığına sahip ekiplerin, klasik yöntemlerle oynayan ekiplere kıyasla daha fazla kazandığını ortaya koydu.
Araştırmanın başyazarı Peter Drmota, Phys.org’a verdiği demeçte, “Kuantum üstünlüğü hakkında çok fazla konuşuluyor ve kuantum sistemlerinin birçok sektörü dönüştüreceği söyleniyor. Ancak yakından bakıldığında, birçok durumda klasik yöntemlerin kesin olarak kuantum algoritmalarından daha yavaş olduğu matematiksel olarak kanıtlanmış değil” ifadelerini kullandı.
Yine de bazı örneklerde, kuantum sistemlerinin klasik sistemlerden kesin olarak daha iyi performans gösterdiğini belirten Drmota, bu tür avantajların genellikle ileri matematik bilgisi gerektirdiğini ifade etti. Bu nedenle ekip, anlaşılması daha kolay olan “yerel olmayan oyunlar” (nonlocal games) üzerine çalışmaya başladı.
Araştırmacıların kullandığı tekil döngü oyunu, herhangi bir kişinin gerçek hayatta oynayabileceği basit bir kural setine sahip. Oyunda oyuncular, hakem tarafından rastgele seçilen tabaklara iki farklı renkten birini atamakla görevlendiriliyor. Eğer aynı tabağı seçerlerse aynı rengi kullanmalı, farklı tabaklar seçerlerse farklı renkleri kullanmaları gerekiyor. Ancak, oyuncular hangi tabağın seçildiğini birbirlerine söyleyemiyor.
Drmota ve ekibi, iki oyuncunun oyun başlamadan önce kuantum dolanıklık kullanması durumunda, en iyi klasik stratejiden daha yüksek başarı oranlarına ulaştığını gösterdi. Deneyde, birbirinden 2 metre uzaktaki iki stronsiyum iyonu dolanık hale getirildi ve bağımsız “iyon tuzak sistemleri” tarafından kontrol edilen iki oyuncu, Alice ve Bob, klasik yöntemlerin erişemeyeceği bir başarı oranı yakaladı.
“Öncelikle klasik stratejilerle ulaşılabilecek en yüksek kazanma olasılığını belirledik. Daha sonra, iki uzak stronsiyum iyonunu dolanıklığa soktuk ve oyuncuların kuantum stratejisini kullanmalarına olanak tanıdık. Sonuç olarak, en iyi klasik stratejiden belirgin şekilde daha fazla kazandıklarını gözlemledik,” diyen Drmota, elde edilen üstünlüğün 26 sigma seviyesinde bir güvenilirlikle kanıtlandığını belirtti.
Daha karmaşık oyunlar denenecek
Elde edilen sonuçlar, kuantum sistemlerinin yalnızca ileri düzey hesaplamalarda değil, basit kurallara sahip oyunlarda da klasik yaklaşımlardan üstün olabileceğini gösteriyor. Araştırmacılar, gelecekte kuantum stratejilerinin diğer yerel olmayan iş birliği oyunlarında nasıl performans göstereceğini incelemeyi planlıyor.
Drmota, “Örneğin, ‘sihirli kare oyunu’ gibi, kuantum kaynaklarına sahip ekiplerin her zaman kazanabildiği ve klasik ekiplerin asla kazanamadığı kuantum sahte-telepati (pseudo-telepathy) örnekleri var. Bu gibi deneylerde, yakın zamanda geliştirdiğimiz dağıtık kuantum hesaplama tekniklerini kullanmayı düşünüyoruz,” dedi.Bunun yanı sıra, araştırmacılar, oyuncu sayısını artırarak “GHZ oyunu”nu da test edebilir. Bu oyun, fizikçilerin “Sayıyı Tahmin Et” adlı bir TV yarışmasında başarılı olmaları şeklinde popüler bir benzetmeyle anlatılıyor ve dolanıklık destekli iletişimin güçlü bir örneği olarak görülüyor. Araştırmacılar, gelecekte kuantum internet için büyük önem taşıyacak bu yeteneklerin daha geniş uygulamalara yayılabileceğini öngörüyor.
Kaynak: Physical Review Letters
