Araştırmacılar, 30 santimetre uzaklıktaki iki süperiletken kuantum işlemciyi yüksek doğrulukla birbirine bağlayan ilk dolanıklık kapılarını geliştirdi.
Kuantum bilgisayarlar, klasik bilgisayarların çözmekte yetersiz kaldığı bazı optimizasyon ve veri işleme problemlerini çözme potansiyeli taşıyor. Bu alandaki en güçlü aday teknolojilerden biri süperiletken kübitlere dayalı işlemciler. Ancak mevcut süperiletken kuantum işlemciler, ölçeklenebilirlik ve hata oranları açısından sınırları aşmakta zorlanıyor.
Özellikle frekans çakışmaları ve çok sayıda kübitin aynı anda ölçülmesindeki güçlükler, daha büyük ve güvenilir sistemlerin kurulmasını zorlaştırıyor. Frekans çakışmaları; birden fazla kübitin benzer frekanslarda çalışması sonucu oluşan girişim sorunlarına deniyor.
Bu engelleri aşmak için fizikçiler, tek bir büyük işlemci yerine daha küçük işlemcilerin birbiriyle dağılmış kuantum hesaplama (distributed quantum computing) mimarisi altında bağlanabileceği yeni yöntemler üzerinde çalışıyor. Bunun için en kritik ihtiyaçlardan biri, farklı işlemcilerdeki kübitleri doğrudan birbirine bağlayan dolanıklık kapıları geliştirmek. Dolanıklık kapıları, iki veya daha fazla kübitin kuantum mekaniksel olarak birbirine bağlanmasını ve ortak işlem görmesini sağlıyor.
Beijing Academy of Quantum Information Sciences ve Çin Bilimler Akademisi’nden araştırmacılar, aralarında 30 santimetrelik mesafe bulunan iki süperiletken kuantum işlemciyi yüksek doğrulukla birbirine bağlayan dolanıklık kapılarını başarıyla kurdu.
Ekibin kullandığı çapraz rezonans etkisi normalde, aynı çip üzerindeki kübitler arasında dolanıklık sağlamak için kapasitörlerle kullanılıyordu. Ancak araştırmacılar, uzun bir mikrodalga kablosunu bir tür rezonatör gibi kullanarak uzak çipler arasında da aynı etkiyi gerçekleştirmeyi başardı. Bu sayede kuantum bilgisayarların temel yapı taşlarından olan iki tür dolanıklık kapısını (CNOT ve CZ kapıları) ilk kez yüksek doğrulukla iki ayrı işlemci arasında uyguladılar.
Araştırma ekibinden Wen-Gang Zhang, geleceğe dair planlarını şöyle paylaşıyor: “Şimdilik sadece iki çip arasında basit bir gösterim yaptık. Sonraki adımda yüz civarında kübit içeren daha büyük çipler üreterek bunları entangle etmeyi ve dağıtık kuantum hesaplamayı gerçek anlamda başarmayı hedefliyoruz. Ayrıca şu anda mikrodalga kablosu çiplere sabit bağlı durumda. Biz bu bağlantıyı tak-çalıştır hale getirmek istiyoruz ki sistemin tamamını sökmeden çip değiştirilebilsin.”
Araştırma, ölçeklenebilir ve güvenilir kuantum bilgisayarların inşasında kullanılabilir. Kuantum işlemcilerin dağılmış şekilde bağlanabilmesi, tıpkı internetin bilgisayarları bir araya getirerek küresel bilgi işlem gücü yaratması gibi, kuantum çağının önünü açabilir.
Kaynak: Eurekalert
