Araştırmacılar Dünyanın İlk Dağıtılmış Kuantum Bilgisayar Prototipini Geliştirdiler

Dağıtılmış bir kuantum bilgisayar için ilk prototip, araştırmacılar tarafından geliştirildi. Garching'deki Max Planck Kuantum Optik Enstitüsü'nden Severin Daiss, Stefan Langenfeld ve diğer araştırmacılar, iki ayrı kuantum modülü arasında ilk kuantum-mantık bilgisayar işlemini gerçekleştirdiler.

Ekip, iki farklı laboratuvardaki kuantum bilgisayarların bellek ve işlem birimleri olan iki kübiti dağıtılmış bir kuantum bilgisayarına bağladı. Bu, kübitlerin 60 metrede ölçülen uzun bir optik fibere bağlanmasıyla yapıldı.

Bir kuantum bilgisayarının üstlenebileceği karmaşık hesaplamaların seviyesi, birbirine bağlı kübit sayısı arttıkça artar. Temel bilgi işlem işlemleri, iki kübit arasındaki bu kuantum-mantık kapılarına dayanır, ancak bir kuantum bilgisayarının geleneksel bir bilgisayardan üstün olması gerekiyorsa, aynı miktarda kuantum işlemi için düzinelerce ila binlerce kübiti birbirine bağlaması gerekir. 

Günümüzün önde gelen laboratuvarları hala bu engelle mücadele ediyor ve bu boyutta bir kuantum bilgisayar henüz inşa edilmedi. Yan yana bulunan kübitlerin sayısı arttıkça, onları aynı anda izole etme ve kontrol etme zorluğu da artıyor. 

Ortak İşlem Birimi Oluşturma

Ekip yeni çalışmalarını dergide sundu Bilimve Fotonik Bilimler Enstitüsü tarafından desteklenmiştir. Çalışmada, iki qubit modülü 60 metre üzerinde başarılı bir şekilde bağlanarak iki qubit ile temel bir kuantum bilgisayarın oluşması sağlandı.

Daiss, "Bu mesafe boyunca, farklı laboratuvarlardaki iki bağımsız kübit kurulumu arasında bir kuantum hesaplama işlemi gerçekleştiriyoruz" dedi. 

Bu yeni yaklaşımla, birden çok küçük kuantum bilgisayarın ortak bir işlem biriminde birleştirilmesi mümkündür. 

Dolaşmalar için uzak kübitlerin bağlantısı daha önce sağlanmış olsa da, bu bağlantı ilk kez kuantum hesaplamalarına yol açabiliyor. Yeni sistem, iki ayna arasına yerleştirilmiş, her biri kübit olarak tek bir atoma sahip iki modülle çalışıyor. Modüller, optik fiberde taşınan tek bir foton gönderir ve bu, kübitlerin kuantum durumlarıyla karışır. 

Ekip için bir sonraki adım, ikiden fazla modülü birbirine bağlamak ve ayrıca modüllerde daha da fazla kübit barındırmaktır. 

Enstitünün ekip lideri ve yöneticisi Gerhard Rempre'ye göre, yeni çalışma kuantum teknolojisini daha da ilerletecek. 

Rempre, "Programımız, dağıtılmış kuantum hesaplama için yeni bir geliştirme yolu açıyor" dedi. 

Mevcut kuantum bilgisayarları çevreleyen bazı sınırlamaların üstesinden gelerek ve kübitlerin tek bir kurulumda entegrasyonunu sağlayarak, yeni yaklaşım gelecekte çok daha güçlü sistemlere yol açabilir.