Fizikçiler Daha Verimli Kuantum Hesaplamaları Yapmak İçin Algoritma Geliştiriyor

Kuantum hesaplama, klasik bilgisayarların çözemediği son derece karmaşık sorunların çoğunu çözme potansiyeline sahip, toplumun kullanabileceği en güçlü araçlardan biridir. Ancak en güçlü kuantum bilgisayarlara ulaşmak için verimliliğin artması gerekiyor.

Sussex Üniversitesi'ndeki kuantum fizikçileri bu verimlilik sorununu ele alıyor. Şu anda geliştirilmekte olan kuantum bilgisayarlarda hesaplama hızını artırabilen yeni bir algoritma oluşturdular. Algoritma, iyonları kuantum bilgisayarın etrafında yönlendirmek için yeni bir yol sağlayarak hesaplamaların verimliliğini artırır. 

"Yönlendirme algoritması", "" başlıklı araştırma makalesinde detaylandırılmıştır.Küresel Olarak Bağlantılı Tuzaklanmış İyon Kuantum Bilgisayarı için Verimli Qubit Yönlendirmesi” dergisinde yayımlandı. Gelişmiş Kuantum Teknolojileri.

Ekip, Profesör Winfried Hensinger tarafından yönetildi ve Mark Webber, Dr. Steven Haerbert ve Dr. Sebastian Weidt'i içeriyordu. 

Hensinger ve Webber yakın zamanda kendi şirketleri Universal Quantum'u kurdular. İlk büyük ölçekli kuantum bilgisayarını oluşturmayı hedefliyor ve çeşitli üst düzey teknoloji yatırımcıları ilgilerini dile getirdiler. 

Yönlendirme Algoritması

Yönlendirme algoritması, bir kuantum bilgisayardaki trafiği düzenleyerek çalışır ve quibitlerin uzun mesafelerde fiziksel olarak taşınmasını mümkün kılar. Bu, quibitlerin başkalarıyla etkileşime girmesine izin verir ve veriler, herhangi bir sıkışma olmadan kuantum bilgisayar içinde verimli bir şekilde hareket edebilir. 

Kuantum bilgisayarların temel yönlerinden biri, bilgileri işlemek için kullanılan kuantum bitleri veya quibit'lerdir. Ekip ilk önce, yüklü atomlara sahip silikon mikroçiplerden oluşan 'tutsaklanmış iyon' kuantum bilgisayarını analiz etti. Bu yüklü atomlar veya iyonlar, mikroçip yüzeyinin üzerinde yükselir ve veri depolamak için kullanılır. Her iyon, bir kuantum bitlik bilgiyi tutabilir.

Bu tür bir kuantum bilgisayarda hesaplamalar yapabilmek için iyonların hareket ettirilmesi gerekiyor. Kuantum bilgisayarın gücü, bunun ne kadar hızlı ve verimli olabileceğine bağlıdır.

Süper İletken ve Sıkışmış İyon

Kuantum hesaplama alanında kullanılan iki ana cihaz vardır: süper iletken cihazlar ve hapsolmuş iyon cihazları. 

Süper iletken cihazlar, IBM ve Google gibi bazı büyük şirketler tarafından kullanılırken, kapana kısılmış iyon cihazları Sussex Üniversitesi'ndeki ekip ve diğer şirketler tarafından kullanılıyor. 

Süper iletken kuantum bilgisayarları, sabit quibit'lere dayanır ve çoğu zaman bunlar yalnızca yan yana bulunan quibit'lerle etkileşime girebilir. Doğrudan yan yana olmayan quibitler arasında hesaplamaların yapılabilmesi için, bitişik quibitler zinciri aracılığıyla iletişim olması gerekir. 

Bilgi bir kübitten diğerine geçtikçe ve bu böyle devam ettikçe, zincir uzadıkça daha da bozulur. Bu nedenle, süper iletken kuantum bilgisayarları, ekip tarafından sınırlı bir hesaplama gücüne sahip olarak görülüyor. 

Bu sınırlamalar nedeniyle ekip, hapsolmuş iyon mimarisi için yeni bir yönlendirme algoritması geliştirmeyi seçti. Yakın dönem kuantum bilgisayarlarının hesaplama gücünü ölçmek için mevcut yöntem, ekibin modellerini süper iletken olanlarla karşılaştırmak için kullanabildiği 'Kuantum Hacmi'dir. 

Ekip, hapsolmuş iyon modelinin süper iletken kübitinkinden daha tutarlı olduğunu ve daha iyi performans gösterdiğini keşfetti ve bunun nedeni, quibitlerin daha fazla quibit ile doğrudan etkileşime girmesine izin veren algoritmalarıydı. Bu yöntem, beklenen daha yüksek bir hesaplama gücü ile sonuçlanır. 

"Artık inşa etmekte olduğumuz kuantum bilgisayarların hesaplama gücünü tahmin edebiliyoruz. Webber, "Çalışmamız, hapsolmuş iyon cihazları için temel bir avantaja işaret etti ve yeni yönlendirme algoritması, eski kuantum bilgisayarların performansını en üst düzeye çıkarmamıza izin verecek" dedi. 

Hensinger'e göre, "Aslında bu çalışma, gerçek dünya sorunlarını çözebilen pratik kuantum bilgisayarları oluşturmaya yönelik bir başka basamak."