Harvard-MIT Ultracold Atoms Merkezi ve diğer üniversitelerden fizikçiler 256 kübitle çalışacak şekilde programlanabilir bir kuantum simülatörü geliştirdi. Bu teknoloji sayesinde büyük çaplı kuantum makinelerin yapımı ivme kazanarak, metalurji,iletişim teknolojileri, finans ve diğer bilimsel alanlarda engellerin üstesinden gelebilecek ve en hızlı süperbilgisayarlardan daha hızlı bilgisayarlar yapılabilir.
Kübitler kuantum bilgisayarların inşasında kullanılan temel tuğlalardır ve çok büyük bir işlem gücüne sahiptirler.
“Bu sayede daha önce kimsenin adım atmadığı yeni bir bölgeye taşınıyoruz. Kuantum dünyasında tümüyle yeni bir bölüme geçiyoruz,” diyor Harvard Kuantum Girişimi’nden Fizik Prof. Mikhail Lukin.
Harvard Sanat Bilim Fakültesi’nden yüksek lisans öğrencisi ve araştırmanın baş yazarı Sepeh Ebadi,bu sistemlerin kombinasyonlarıyla inanılmaz derecede büyük ve programlanabilir bir kuantum bilgisayar üretilebileceğini söylüyor. “Sadece 256 kübitte bile olası kuantum hallerinin sayısı, Güneş Sistemi’ndeki atomların sayısından fazladır,” diyor Ebadi.
Simülatör, şimdiden araştırmacılara maddenin bugüne kadar görülmemiş birkaç egzotik kuantum halini deneysel olarak gözlemleme imkanı verdi. Ayrıca manyetizmanın kuantum halde nasıl çalıştığını göstererek kitaplara girebilecek kadar hassas veriler ortaya koydu. Bu deneyler sayesinde egzotik özelliklere sahip yeni malzemeler geliştirilebilir.
Daha önceki 51 kübitlik sistemde ultra soğuk rubityum atomları ve tek tek dizimleri optik cımbız adı verilen odaklı lazerlerle görüntülenmişti. Yeni sistem ise iki boyutlu optik cımbız dizileriyle atomların birleştirilmesine olanak sağlıyor. Araştırmacılar optik cımbızları kullanarak, hatasız desenler ve kare, balpeteği veya üçgen kafesler gibi farklı şekiller programlayabiliyor.
Ebadi, “Bu yeni platformun çalışma gücü, yüzlerce ayrı ayrı odaklanmış optik cımbız ışını üretmek için bir optik dalga cephesini şekillendirmek için kullanılan, uzaysal ışık modülatörü adı verilen bir cihazdır. Bu cihazlar, görüntüleri perdede görüntülemek için bilgisayar projektörünün içinde kullanılanlarla temelde aynıdır, fakat bunları kuantum simülatörümüzün kritik bir bileşeni olacak şekilde uyarladık,” diyor.
Optik cımbızdaki atomların ilk yüklemesi rastgele olduğundan, araştırmacılar atomları hedef geometriler için dizmeliler. Bundan dolayı araştırmacılar ikinci bir optik cımbız seti kullanarak atomları istenilen konuma getiriyor ve karışıklığın önüne geçiyor. Araştırmacılar lazerler sayesinde atomik kübitler ve tutarlı kuantum manipülasyonu üzerinde tam kontrole sahip oluyor.
Ebadi bu araştırmanın birçok farklı bilimsel yönü olacağını belirtiyor. Bu sistemlerin sınırlarının bile henüz farkında olmadığımızı ifade ediyor.
Bu çalışma Ultracold Atoms Merkezi, Ulusal Bilim Vakfı, Vannevar Bush Fakültesi Bursu, ABD Enerji Bakanlığı, Deniz Araştırmaları Ofisi, Ordu Araştırma Ofisi MURI ve DARPA ONISQ programı tarafından desteklenmiştir.
Araştırma Referansı:
- Sepehr Ebadi, Tout T. Wang, Harry Levine, Alexander Keesling, Giulia Semeghini, Ahmed Omran, Dolev Bluvstein, Rhine Samajdar, Hannes Pichler, Wen Wei Ho, Soonwon Choi, Subir Sachdev, Markus Greiner, Vladan Vuletić, Mikhail D. Lukin. Quantum phases of matter on a 256-atom programmable quantum simulator. Nature, 2021; 595 (7866): 227 DOI: 10.1038/s41586-021-03582-4
Kaynak: https://www.sciencedaily.com/releases/2021/07/210709104157.htm
Bir Yorum