Kuantum Durumundaki Sabitlikte Dünya Rekoru Kırıldı

Normalde kırılgan olan kuantum durumu oda sıcaklığında 39 dakika dayanarak dünya rekoru kırıldı ve çok hızlı kuantum bilgisayarlar için çok önemli bir gelişme kaydedildi.

Normal bilgisayarlarda bilgiler 0 ve 1 olarak kayıtlıdır. Kuantum bilgisayarlarda ise kübit olarak bilinen bilgiler süper pozisyonlarda tutularak hem 1 hem de 0 olabilmesi sağlanıyor. Bu sayede normal bilgisayara göre çok daha yüksek işlem gücüne sahip olunabiliyor. Normalde bu sadece çok düşük sıcaklıklarda mümkün.

Çalışmada silikon fosfor atomları ile güçlendirildi ve bilgiler fosfor atomunun çekirdeğine kaydedildi. Sıcaklık ise -269 dereceden 25 dereceye yükseltildi. Bilim insanları bu süper pozisyonun bu sıcaklıkta tam olarak 39 dakika bozulmadan bulunabildiğini keşfetti. Daha önceki benzer denemelerde ise en uzun 2 saniye bozulmadan kalabiliyordu.

Araştırmacılar bilgileri içeren kübitlerin sıcaklık yükseldiğinde bilgiyi okuyabildiklerini ve tekrar soğutma işlemi için yeterli dirence sahip olduklarını keşfettiler. Normalde bu süre çok kısa gibi gözükebilir ama kuantum bilgisayarların gücü düşünüldüğünde çok kısa bir süre içerisinde fosfor iyonlarında kuantum hesaplamaları yaparak milyonlarca işlemi yürütebileceklerini keşfettiler.

Araştırmacılar ilk başta fosfor dahil olmak üzere bir çok element ile güçlendirilmiş silikon parçası ile başladılar. Daha sonra ise fosforun çekirdeğine bilgi yüklendi. Her atom belli bir kuantum durumuna sahiptir tıpkı bir mıknatısın hareketi gibi yukarı (0) ve aşağı (1) veya aradaki bir çok yön gibi.

Araştırmacılar bunu -269 derecede (mutlak sıcaklıktan 4 derece yüksek) hazırladılar ve bir manyetik alanın içine yerleştirdiler. Araştırmacılar ekstradan mıknatıslar kullanarak atomların yönünü sabit tuttular ve süper pozisyon durumunu korudular. Malzeme kriyojenik sıcaklığa (-140 derece) ulaştığı zaman iyonlaşmış atomların yüzde 37si 3 saat boyunca süper pozisyon durumunu koruyabildi. Sıcaklığı 25 dereceye çıkardıklarında ise durumlarını 39 dakika boyunca koruyabildiler.

Süperpozisyon Kuantum Fiziği’inde iki ayrı durumun bir parçacık için aynı anda geçerli olması halidir.  Hysenberg’in belirsizlik ilkesi  ile Shördinger‘in kedi paradoksu  bu durumu açıklamaya çalışır. Buna göre, bir nesnenin hem konumunu hem de momentumunu (cismin çarpma gücünü, hareketini) aynı anda, tam olarak belirlemek imkânsızdır.

Klasik bilgisayarlar bitlerden oluşan hafıza yapısına sahiptir. Her bit 1 veya 0 değerini alabilir. Kuantum bilgisayarları ise kübit (qubit)lerden oluşan seriler içerir. Tek bir qubit 1, 0 veya bu ikisi arasındaki(kuantum çakışması) bir değeri alabilir. Bir kübit (qubit) çifti 4 kuantum çakışması durumunun herhangi birinde, üç kübit (qubit) ise 8 kuantum çakışması durumunun herhangi birinde olabilir. Genel olarak n kübit sahibi bir kuantum bilgisayarı aynı anda 2 üzeri n çakışmanın herhangi birinde olabilir. (Normal bilgisayarlar 2 üzeri n durumun sadece birinde olurken, bir kuantum bilgisayarı bu durumların hepsinde ya da bir kısmında bulunabilir.) Kuantum bilgisayarları kübitleri (qubit) belirli kuantum mantık kapıları ile düzenleyebilir. Uygulanan bu kapı serilerine kuantum algoritması adı verilir.

Kaynak

Quantum state world record smashed