Yeni Bir Kuantum Hesaplama Sistemi Var: Silikonda 6-Qubit İşlemci Kontrolü

Tam olarak işlevsel ve yetenekli kuantum bilgisayarları üretme yolunda bir başka rekor daha kırıldı: silikonda 6 kübitlik bir kuantum işlemcinin tam kontrolü.

Araştırmacılar buna teknoloji için "büyük bir basamak" diyorlar.

Kübitler (veya kuantum bitleri), klasik bilgi işlem bitlerinin kuantum eşdeğerleridir, yalnızca potansiyel olarak çok daha fazla bilgiyi işleyebilirler. Kuantum fiziği sayesinde, tek bir 1 veya 0 yerine aynı anda iki durumda olabilirler.

Bunu yaparken karşılaşılan zorluk, çok sayıda kübitin ihtiyacımız olduğu gibi davranmasını sağlamaktır. Bunları, günümüzün elektronik cihazlarında kullanılan aynı malzeme olan silikonda çalıştırabilmek, teknolojiyi potansiyel olarak daha uygulanabilir kılıyor.

Hollanda'daki Delft Teknoloji Üniversitesi'nden kuantum bilgisayar araştırmacısı Stephan Philips, "Bugünkü kuantum hesaplama zorluğu iki bölümden oluşuyor" diyor. "Yeterince iyi kalitede kübitler geliştirmek ve büyük kübit sistemleri oluşturmaya izin veren bir mimari geliştirmek."

"Çalışmamız her iki kategoriye de uyuyor. Ve bir kuantum bilgisayarı inşa etmek çok büyük bir çaba olduğundan, bu yönde önemli bir katkı yaptığımızı söylemenin adil olduğunu düşünüyorum."

Kübitler, 90 nanometre aralıklarla (insan saçı yaklaşık 75.000 nanometre çapında) bir sıra halinde sabitlenmiş bireysel elektronlardan yapılır. Bu "kuantum noktaları" dizisi, standart işlemcilerde kullanılan transistörlere benzer bir yapı kullanılarak silikona yerleştirilir.

Fotoğraf: Altı kübit kuantum işlemci. Kübitler, çip üzerindeki kırmızı, mavi ve yeşil kablolardaki voltajın ayarlanmasıyla oluşturulur. (Nature, 2022)

Ekip, elektronların hazırlanma, yönetilme ve izlenme biçiminde dikkatli iyileştirmeler yaparak dönüşlerini başarılı bir şekilde kontrol edebildi.

Araştırmacılar ayrıca, düşük hata oranlarıyla, istek üzerine 2 veya 3 elektronlu mantık kapıları ve dolaşıklık sistemleri oluşturabildiler.

Araştırmacılar, elektron dönüşünü kontrol etmek ve okumak için mikrodalga radyasyonu, manyetik alanlar ve elektrik potansiyellerini kullandılar.

Elektrik mühendisi Lieven Vandersypen, "Bu araştırmada, silikondaki kübit sayısının sınırlarını zorluyoruz ve yüksek başlatma doğruluğu, yüksek okuma doğruluğu, yüksek tek kübitlik geçit doğruluğu ve yüksek iki kübitlik durum doğruluğu elde ediyoruz" diyor

Bu noktaya kadar, yalnızca 3 kübitlik işlemciler başarılı bir şekilde silikondan üretildi ve gerekli kalite seviyesine kadar kontrol edildi - bu nedenle, bu tür kübitte nelerin mümkün olduğu konusunda ileriye doğru büyük bir adımdan bahsediyoruz.

Çok daha fazla kübitin birlikte çalıştırıldığı süper iletkenler de dâhil olmak üzere kübit oluşturmanın farklı yolları vardır ve bilim insanları hala ileriye dönük en iyi yol olabilecek yöntemi bulmaya çalışıyorlar.

Araştırma Nature'da yayınlandı.