Kuantum bilgisayarların kalbinde yer alan kübitler, klasik bilgisayar işlemcilerindeki ikili bitlere benzetilebilir. Ancak klasik bitler yalnızca 1 veya 0 değerini alabilirken, kübitler 1, 0 veya ikisinin bir karışımı (süperpozisyon) olabilme esnekliğine sahiptir. Bu esneklik, bilgisayarlarımızın gücünü dönüştürme potansiyeli taşır.
Süperpozisyonun can sıkıcı bir sorunu vardır: Bir kübite erişilip ölçüldüğü anda, değeri 1 veya 0 olarak sabitlenir. Kontrol edildiği anda, kübitin en değerli özelliği kaybolur.
Şimdi, Çin ve Brezilyalı araştırmacılar, bu probleme bir çözüm bulmuş olabilir. Temelde, kübitin kendisini okumak yerine, kübit tarafından üretilen elektrik akımını okumayı içeriyor.
Teorik olarak – ve bu, henüz deneysel bir çalışma değil, sadece teorik bir öneri – bu, kübiti doğrudan okumadan, adeta periferik görüşle bir şeye göz atar gibi okuyabilmek anlamına gelir.
Araştırmacıların modellemeleri, bu tekniğin kübit verilerini %99.85'e varan doğrulukla alabildiğini gösteriyor.
Brezilya'daki São Paulo Üniversitesi'nden fizikçi Jose Carlos Egues, “Eğer bir kübit 0 ve 1'in belirli bir süperpozisyonunda hazırlanmışsa, doğrudan ölçümü bu süperpozisyonu ve dolayısıyla içerdiği bilgiyi yok etme eğilimindedir. Bizim stratejimiz farklı. Bilgiyi yardımcı bir kübite aktarmak yerine, incelenen kübitin kendisinin ürettiği bir sinyalden elde etmeye çalışıyoruz” diyor.
Bu “yardımcı kübit” seçeneği, mevcut kuantum bilgisayarların kullandığı yöntemlerden biridir. Ancilla olarak bilinen bu yardımcı kübitler, kübitin bilgisini alarak orijinal kübite müdahale etmeden okunmasını sağlar. Bu işe yarasa da, zaman ve karmaşıklık ekler.
Burada araştırmacılar, Andreev kübitlerinin yardımcı olabileceğini öne sürüyor. Süperiletken malzemeleri ayıran Andreev durumlarına dayanan bu kübitler, 0'ları, 1'leri ve süperpozisyonları kodlayabilir.
Araştırmacıların hesaplamalarına göre, süperpozisyondaki Andreev kübitleri, harici bir voltaj gerektirmeden salınımlı elektrik akımları üretir – bu akımlar kuantum davranışının kendisi tarafından güçlendirilir.
Bu, salınımların ürettiği manyetik alan aracılığıyla kübitin kuantum durumunu ortaya çıkarabilir.
Egues, “Ele alınan sistemde bu bölge bir kuantum noktasıdır – yani elektronların uzamsal olarak sınırlı olduğu nano ölçekli bir yapıdır – iki taraftan süperiletken malzemelere bağlı bir indiyum arsenit [InAs] nanotel içinde oluşur. Andreev kübitini karakterize eden durumların oluştuğu ortam budur” diye ekliyor.
Andreev kübitleri daha önce kapsamlı bir şekilde incelenmiş olsa da, elektrik davranışlarının okunabilen bir sinyal üretmesi fikri yenidir. Bu tür salınımlı elektrik imzalarının kübitleri kodlamak için bir yol olarak önerildiği ilk kez görülüyor.
Temelde, araştırmacılar Andreev kübitinin bir 'süperakım' ürettiğini belirledi. Kübit durumlar arasında hareket ettikçe, elektrik akımı kayar ve bu, ortaya çıkan salınımın özellikleriyle ölçülebilir.
Değişimleri tespit etmekle görevli ayrı bir cihaz, sistemin çalışması için kullanılır; bir 'pusula' yolu gösterirken diğer 'pusula' bu yönleri yorumlar.
Egues, “Böylece, akımın zaman içindeki değişimini ölçerek, kübitin başlangıç durumunu yeniden yapılandırmak mümkün oluyor” diyor.
Her ölçüm yapıldıktan sonra, araştırmacılara göre, kübitin tipik olarak gerektirdiği sıfırlama işlemini başlatmaya gerek kalmıyor.
Açıkça görülen bir sonraki adım, araştırmacıların teorize ettiği cihazı inşa etmeye çalışmak ve onu test etmektir. Nihayetinde, kübitleri okuma süreci daha basit ve daha güvenilir hale gelebilir, bu da kuantum bilgisayarın tam potansiyelini ortaya çıkarabilir.
Egues, “Yöntemimiz kuantum ölçümünün temel sorununu ortadan kaldırmıyor. Ancak, yok edici olmayan bir okuma sınırına yaklaşabilir ve aynı zamanda diğer yok edici olmayan kuantum ölçüm protokollerinde kullanılan yardımcı kübitlerin – ancillaların – kullanımından kaçınabilir” diye belirtiyor.
Kaynakça: sciencealert.com
