article

Taşınabilir kuantum bilgi

Kuantum bilgi taşınabilir mi? Peki nasıl?

Kuantum bilginin taşınması kuantum işlemciler arasındaki iletişim ve kuantum bellekler için gereklidir. Kuantum hesaplama ise transistörler, mantık kapıları ve yeniden programlanabilir çipler açısından son yıllar büyük ilerleme elde etmesine rağmen bu teknoloji hâlâ hayati bir bileşenden yoksundur.

Veri aktarımı: Veri aktarımı normal bir mikroişlemci işleyişinin temel bir parçasıdır, öyle ki bu parça bir yerden başka bir yere bilginin yönlendirilmesini içerir. Uluslararası bir araştırmacı grubu ise mükemmel durum aktarımı adı verilen bir teknik sayesinde bilginin taşınmasını sağlayan bir kuantum veriyolunu başarıyla denediler. Kuantum veriyolu, kuantum bilginin ışık kullanılarak herhangi bir kayba uğramadan bir kuantum bilgisayarın farklı bileşenleri için bir ulaşım köprüsü sunuyor. Mükemmel durum aktarımı tekniği yıllardır teoride olan ancak şimdi deneysel olarak kanıtlanan bir tekniktir.

Bu tekniğe göre tek bir ışık parçacığına kodlanan bir kubit herhangi bir kuantum bilgi kaybı olmadan görece uzak bir yere taşınabilir. Burada kubiti tanımlamak gerekir, bir kubit kuantum bilginin bir birimidir. İki durumlu kuantum mekaniksel sistem olarak da tanımlanan kubit bu durumda tek bir fotonun polarizasyonu göz önüne alındığında burada oluşan kuantum mekaniksel sistemdeki iki durum yatay ve dikey polarizasyondur. Araştırmacılar mükemmel durum aktarımını dalgakılavuzları olarak adlandırılan 11 seri yapıdan oluşan bir boyutlu bir örgü ile gerçekleştirebildiler. Bu dalgakılavuzları yatay ve dikey olarak polarize olmuş laser ışığının birlikte enjekte edildiği çiftlenmiş içi boş tüpleri andırmaktadır. Bu oluşan etki optimize edilmiş bir kuantum tünellemeye benzemektedir. Araştırmacılar bu kuantum bilginin fotonik kubit hareket ettikçe kodlanan kuantum durumu koruyarak yüzde 97.1 ortalama doğrulukla bu örgü dizisi boyunca aktarmayı başardılar. Kuantum bilginin bir yerden başka bir yere aktarılması kuantum işlemcilerinin bellekte veri depolamadan ya da iletişim kurmadan tüm kuantum işlem süreçlerinde esastır. Araştırmacılar bir dolanık (fotonik) kubitin mükemmel durum aktarımının deneysel kanıtlanmasının kuantum hesaplamada büyük bir atılım olduğunu düşünüyorlar. Ancak hâlâ aşılması gereken çok sayıda engel olduğunu da göz önünde bulundurmak gerekiyor. Şimdi bilim insanları işlevsel kuantum hesaplamanın ihtiyaçlarını karşılayabilen bir kuantum durum aktarımı için daha büyük doğruluk payına sahip ve daha kuvvetli bir sisteme doğru çalışmalarını sürdürmeyi hedefliyorlar.

Gökhan Atmaca, MSc.