Şarj kübitleri bin kat hızlanıyor – Fizik Dünyası

ABD'deki araştırmacılar, bunları oluşturmak için kullanılan malzemelerdeki ilerlemeler sayesinde, şarj kuantum bitlerinin (qubit'ler) tutarlılık süresini 1000 kat artırdılar. Liderliğinde Dafei Jin Argonne Nano Ölçekli Malzemeler Merkezi ve david schuster Stanford Üniversitesi ve Chicago Üniversitesi'nden çok-kurumlu ekip aynı zamanda bu kübitlerin durumunu %98.1 doğrulukla okumanın mümkün olduğunu da gösterdi; Jin, daha gelişmiş okuma teknolojilerinin yardımıyla bu değerin daha da artacağını söylüyor.

Tutarlılık süresi, kuantum hesaplamada hayati önem taşıyor; çünkü bir kübitin, çevresel gürültü onun eşevresizleşmesine veya kuantum doğasını kaybetmesine neden olmadan önce birden fazla durumun süperpozisyonunda ne kadar süre kalabileceğini gösteriyor. Bu dönemde bir kuantum bilgisayar, klasik bilgisayarların yapamadığı karmaşık hesaplamaları gerçekleştirebilir.

Birçok kuantum sistemi kübit görevi görebilir. Örneğin spin kübitleri, bir elektronun veya çekirdeğin spinindeki kuantum bilgisini kodlar; bu, yukarı, aşağı veya ikisinin süperpozisyonu olabilir. Yük kübitleri ise, kübit sistemi içinde bulunan bir elektronun aşırı yükünün varlığı veya yokluğu yoluyla kuantum bilgisini temsil eder. Nispeten yeniler; ekibin üyeleri ilkini yarattı 2022'de - ve Jin, spin kübitlere göre birçok avantajları olduğunu söylüyor.

"Şarj kübitleri genellikle çok daha hızlı operasyon hızına izin veriyor çünkü yükler elektrik alanlarıyla güçlü bir şekilde birleşiyor" diye açıklıyor. "Bu, spin kübitlerine göre avantajlıdır çünkü spinler manyetik alanlarla zayıf bir şekilde birleşir. Şarj kubit cihazlarının üretimi ve çalıştırılması genellikle çok daha kolaydır çünkü mevcut üretim ve operasyon altyapılarının çoğu, dönüşler ve manyetik alanlardan ziyade yüklere ve elektrik alanlarına dayanmaktadır. Çoğunlukla daha kompakt hale getirilebilirler.”

Ultraclean son derece sessizdir

Jin, araştırmacıların yük kübitlerini, tek bir kuantum parçacığı gibi davranan nano ölçekli atom koleksiyonu olan bir kuantum noktasına bir elektronu hapsederek oluşturduklarını açıklıyor. Kuantum noktası, katı neondan yapılmış bir yüzeye dayanır ve bir vakuma yerleştirilir.

Jin'e göre bu ultra temiz ortam, deneyin başarısının anahtarıdır. Neon soygaz olduğundan diğer elementlerle kimyasal bağ oluşturmaz. Aslında ekibin belirttiği gibi Doğa Fiziği Araştırmayla ilgili makaleye göre, düşük sıcaklıktaki ve vakuma yakın bir ortamda neon, kübite gürültü katabilecek hiçbir şeyden yoksun, ultra saf bir yarı kuantum katı halinde yoğunlaşacak. Bu gürültü eksikliği, ekibin şarj kubitinin tutarlılık süresini önceki çalışmalarda tipik olan 100 nanosaniyeden 100 mikrosaniyeye çıkarmasını sağladı.

Dahası, araştırmacılar bu kübitlerin durumunu %98.1 doğruluk Jin'in "çok düşük sıcaklığa (bizim durumumuzda 10 millikelvin) yerleştirilen, zayıf elektromanyetik sinyalleri güçlendirebilen ancak neredeyse sıfır termal gürültü getiren özel bir cihaz" olarak tanımladığı kuantum sınırlı bir amplifikatör kullanmadan. Jin, bu tür cihazların okuma yeteneğini arttırması nedeniyle, bunlar olmadan %98.1 doğruluk elde etmenin özellikle etkileyici olduğunu söylüyor. "Gelecekteki deneylerimizde, bunları kullandığımızda okuma doğruluğumuz yalnızca çok daha yüksek olabilir" diye ekliyor.

Bir sonraki kilometre taşı

Tutarlılık süresindeki bin kat artış, önceki şarjlı kubit sistemlerine göre halihazırda büyük bir gelişme olsa da, araştırmacılar gelecekte daha da fazlasını bekliyor. Jin'e göre ekibin teorik hesaplamaları, şarj kübit sisteminin 1-10 milisaniyelik bir tutarlılık süresine ulaşabileceğini gösteriyor; bu da mevcut değerlere göre 10-100'lük bir iyileşme faktörünü temsil ediyor. Ancak bunu gerçekleştirmek için bilim adamlarının, cihaz tasarımı ve imalatından kubit kontrolüne kadar deneyin her yönü üzerinde daha iyi kontrol sahibi olmaları gerekecek.

Bunun ötesinde Jin ve meslektaşları sistemi daha da iyileştirmenin yollarını aramaya devam ediyor.

Jin, "Bundan sonraki en büyük dönüm noktası, iki yük kübitinin birbirine dolanabileceğini göstermektir" diyor. "Bunun üzerinde çalışıyoruz ve çok ilerleme kaydettik. Bunu başardığımızda, bazı ayrıntılı performanslar geliştirilmeye devam edilse de, kübit platformumuz evrensel kuantum hesaplamaya hazır hale gelir."

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/charge-qubits-get-a-thousand-fold-boost/