Fizikçiler Yeni Kuantum Cihazı ile Kırılma Noktasına Ulaştı

Vienna Üniversitesi’ndeki fizikçilerden oluşan bir ekip, yapay zeka (AI) ve kuantum teknolojisi dünyalarını birleştirebilecek bir kuantum cihazı olan kuantum memristor adlı yeni bir kuantum cihazı yarattı. Ulusal Araştırma Konseyi (CNR) ve İtalya’daki Politecnico di Milano ile birlikte yürütülen deney, tek fotonlar üzerinde çalışan entegre bir kuantum işlemcisinde gerçekleştirildi.

Araştırma, Nature Photonics dergisinde yayımlandı.

Memristor’un Keşfi

Yapay zeka uygulamaları, insan beyninin biyolojik yapısından esinlenen sinir ağlarına dayanır ve insan görevleri gibi yüz tanıma, sürme veya görüntü yorumlama yapabilmesi için matematiksel olarak eğitilir. Bu alanlarda, hem akademide hem endüstride, hızlı ve verimli bir şekilde hesaplamalar yapabilen cihazların entegrasyonu önemli bir araştırma alanıdır.

2008 yılında, memristorun keşfi ile bu alanda büyük bir ilerleme kaydedildi. Memristor, geçmiş akımının belleğinden etkilenerek direncini değiştiren bir cihazdır. Memristorun keşfinden sonra, bilim adamları memristorların davranışının nöral sinapslara benzer olduğunu öğrendiler. Bu, memristorun nöromorfik mimarilerin önemli bir parçası haline gelmesine neden oldu.

Kuantum Memristor’un Mühendisliği

Deneysel fizikçiler grubu, Prof. Phillip Walther ve Dr. Roberto Osellame tarafından yönetildi ve memristor gibi davranan bir cihazın nasıl mühendislik yapılacağını gösterdi. Bu cihaz ayrıca kuantum durumları üzerinde hareket eder ve kuantum bilgisini kodlayabilir ve iletebilir, bu nedenle “kuantum memristor” olarak adlandırılır. Memristorun dinamiği souvent kuantum davranışına aykırı olduğu için böyle bir cihazı yaratmak çok zordur.

Ekibin tek fotonlara ve aynı anda iki veya daha fazla yol boyunca propagasyon yeteneklerine dayanması, böyle bir cihazı gerçekleştirmelerine büyük ölçüde yardımcı oldu.

Tek fotonlar, lazerle yazılmış cam bir substrat上的 waveguide boyunca propagated. Bu tek fotonlar, birkaç yolun süperpozisyonunda yönlendirildi ve bu yollardan biri, cihazdan geçen foton akışını ölçmek için kullanıldı. Bu fotonların miktarı, diğer çıkıştaki iletimi modüle eder, bu da memristora benzer bir davranış sağlar.

Araştırmacılar, ayrıca kuantum memristorlu optik ağların klasik ve kuantum görevleri öğrenmek için kullanılabileceğini gösteren simülasyonlar gerçekleştirdiler. Bu, ekibi, kuantum memristorun, yapay zeka ve kuantum hesaplama alanlarını birleştirmek için gereken şey olduğu konusunda ikna etti.

Michele Spagnolo, araştırmanın ilk yazarıdır.

“Yapay zeka içinde kuantum kaynaklarının tam potansiyelini açığa çıkarmak, şu anda kuantum fiziği ve bilgisayar bilimi alanındaki en büyük zorluklardan biridir” dedi Spagnolo.