İlginizi Çekebilir
  1. Ana Sayfa
  2. Bilim
Trendlerdeki Yazı

Silikon Kuantum Bilgisayarlar İlerleme Kaydediyor

Silikon Kuantum Bilgisayarlar İlerleme Kaydediyor
Silikon Kuantum Bilgisayarlar İlerleme Kaydediyor
+ - 0

Önceki kuantum bilgisayarlarda, süper iletken devreler veya manyetik tuzaklardaki iyonlar genellikle temel bilgi işlem birimleri olarak hizmet eder. Ortak çip malzemesi silikona dayalı kuantum bilgisayarlar ise, yeterince güvenilir kuantum bitleri ve devreleri sağlayamadıkları için eksikti. İşte Silikon Kuantum Bilgisayarlar hakkında detaylar…

Bu artık değişti: üç araştırma grubu, ilk kez en az yüzde 99 güvenilirlik sınırını aşan silikon bazlı kuantum devreleri sunuyor. Yarı iletkendeki elektronların ve yabancı atomların dönüşlerine dayanan bu sistemler hala sadece iki kuantum biti içermektedir. Bununla birlikte, teknoloji geleneksel kuantum bilgisayarlardan daha kolay ölçeklenebilir.

Kuantum bilgisayarlar geleceğin bilgisayarları olarak kabul ediliyorlar çünkü dolaşıklık ve süperpozisyon gibi kuantum fiziksel fenomenler sayesinde birçok görevi geleneksel bilgisayarlardan daha etkili ve hızlı bir şekilde çözebiliyorlar. Google “Çınar” kuantum bilgisayarı ve Çin “Jiuzhang” kuantum bilgisayarı gibi ilk kuantum sistemleri, bu kuantum üstünlüğünü zaten göstermiş olabilir. IBM’den bir sistem de dahil olmak üzere, ticari olarak kullanılan kuantum bilgisayarlar zaten mevcuttur.

Bununla birlikte, şimdiye kadar, bu kuantum bilgisayarların boyutu ve performansı sınırlı olmuştur, çünkü süper iletken bobinlerdeki sanal parçacıklardan veya hapsolmuş iyonlardan oluşan kuantum bitleri, tutarlılıklarını hızla kaybeder. Kuantum durumları genellikle yalnızca yaklaşık 100 mikrosaniye sabit kalır ve ne kadar fazla kuantum biti dahil olursa, yıkıcı etkiler o kadar büyük olur. Ek olarak, süper iletken kübitler nispeten büyüktür ve bu nedenle bir çip üzerine yerleştirilmesi zordur – bu, daha önce çok büyük olan bu bilgisayarların minyatürleştirilmesini sınırlar.

Silikon ve Güvenilirlik Sorunu

Silikon tabanlı kuantum bilgisayarlar yardımcı olabilir. Yarı iletken yalnızca geleneksel bilgisayar teknolojisi için ortak malzeme olmadığı için, aynı zamanda kompakt, nispeten kararlı kübitleri barındırmak için de çok uygundur. Bunlar genellikle kuantum noktalarından oluşur – dönüş yönü dijital sıfır veya bir olarak hizmet edebilen bireysel atomlar veya elektronlar.

Bu tür kuantum noktaları, silisyum ile germanyum veya fosfor gibi yabancı atomları akıllıca birleştirerek ve manyetik alanlar kullanarak oluşturulabilir. Ortaya çıkan kübitler, daha önce kullanılanlardan çok daha küçüktür ve 35 saniyeye kadar sabit kalır. New South Wales Üniversitesi’nden Andrea Morello, “Kuantum dünyasında 35 saniye yarım sonsuzluğun yarısıdır” diyor. Ancak sorun, önceki silikon bazlı kuantum sistemlerinin yeterince güvenilir olmamasıydı. Sonuçları, bu tür devreler için gereken yüzde 99 doğruluğun oldukça üzerindeydi.

Ancak bu artık değişti: üç araştırma ekibi, yüzde 99’u aşan silikon tabanlı kuantum bilgisayarlar geliştirmeyi başardı. CNOT geçidi şeklinde iki kübitten oluşan devreleri, rapor ettikleri gibi ortalama yüzde 99,5 güvenilirlik ve tek bir kübit hatta yüzde 99,95’e kadar ulaşıyor.

Japonya’daki RIKEN araştırma merkezinden Akito Nori liderliğindeki araştırmacılar ve Delft Teknik Üniversitesi’nden Xiao Yue liderliğindeki bir ekip, kuantum noktaları olarak bir silikon-germanyum matrisindeki elektron dönüşlerini kullanıyor. Morello liderliğindeki üçüncü araştırma ekibi, silikondaki fosfor safsızlıklarını kullanarak kübitlerini yarattı. Her üç grup da dönüşlerin ve dolayısıyla kübitlerin davranışını kontrol etmek için manyetik alanlar kullandı.

Elektron Spinleri ve Yabancı Atomlar

Kuantum noktalarını bir devreye dönüştürmek için Nori ve Yue liderliğindeki ekipler, kubit olarak kullanılan elektronları birbirine o kadar yaklaştırdı ki, kuantum mekaniksel dalga fonksiyonları çakıştı ve sonuç olarak dönüşleri etkileşime girdi. Sonuç olarak, elektron spinleri dolanıktı ve böylece istenen aritmetik işlemler için önemli bir gereksinimi yerine getirdi.

Morello ve ilk yazar Mateusz Madzik liderliğindeki ekip, paylaşılan bir elektron aracılığıyla birbirine bağlanan bir çift fosfor atomu kullandı. Sistemlerini ve hatalara karşı duyarlılıklarını test etmek için araştırma grupları, başarılı bir şekilde birkaç standartlaştırılmış algoritma uygulamalarını sağladı. Her üç durumda da, kübit kapılarının güvenilir ve çalışabilir olduğu kanıtlandı.

Bilim adamlarına göre bu gelişmeler, silikon tabanlı kuantum bilgisayarların da gerekli hata toleransını sağlayabildiğini kanıtlıyor. RIKEN araştırma merkezinden Seigo Tarucha, “Sunulan sonuçlar, performansları açısından süper iletken devreler ve iyon tuzakları ile ilk kez spin kübitlerini rekabetçi kılıyor” diyor. “Bu, silikon kuantum bilgisayarların aynı zamanda büyük ölçekli kuantum bilgisayarlar için umut verici adaylar olduğunu gösteriyor.” Bilim haberleri hakkında güncel bilgiler ve çok daha fazlası için sitemizi takip etmeyi unutmayın!

Virginia Politeknik Enstitüsü’nden Ada Warren ve Sophia Economou da benzer bir görüşe sahip. Nature dergisine eşlik eden bir yorumda şöyle yazıyorlar: “Üç grubun hepsinden elde edilen sonuçlar, silikon tabanlı kuantum bilgi işlemeyi pratik bir kuantum hesaplama platformu olmaya bir adım daha yaklaştırıyor – bu, süper iletken kübitler ve iyon tuzakları da dahil olmak üzere diğer birkaç sistemin elde ettiği bir durum. bugüne kadar.” sahip olmak.”

Kaynak: Wissenschaft.de

Yazar Hakkında

Yorum Yap