Bilim İnsanları Klasik Bilgisayarlara Kuantum Bilgisayar Özelliklerini Getirmeye Çalışıyor

Linköping Üniversitesi’nden bir grup bilim insanı, bir kuantum bilgisayarın nasıl çalıştığını göstermeyi başardı ve klasik bir bilgisayarda özelliklerini simüle etmeyi başardı.

“Sonuçlarımız, bir kuantum bilgisayarın nasıl inşa edileceğine karar vermede çok önemli olmalıdır” dedi Profesör Jan-Åke Larsson.

İsveç, Avrupa ve dünyanın diğer bölgeleri, süper hızlı güçlü kuantum bilgisayarlar oluşturmak için büyük kaynaklar yatırıyor ve araştırmalara odaklanıyor. On yıl içinde, bir İsveç kuantum bilgisayarının inşa edilmesi bekleniyor ve AB, kuantum teknolojisini önemli projelerinden biri olarak kabul ediyor.

Şu anda, kuantum bilgisayarlar için kullanabileceğimiz birkaç faydalı algoritma var. Buna rağmen, bu tür teknoloji, biyolojik, kimyasal ve fiziksel sistemlerin simülasyonlarında非常 önemli olacak. Bu sistemlerin çoğu, şu anda sahip olduğumuz en güçlü bilgisayarlardan daha karmaşıktır. Bir bilgisayarda, bir bit 0 veya 1 değerini alabilir, ancak bir kuantum biti, 0 ve 1 arasında tüm değerleri alabilir. Bu, kuantum bilgisayarların her hesaplama için klasik bilgisayarlara göre daha az işlem yapmasına gerek olmadığı anlamına gelir.

Profesör Jan-Åke Larsson ve doktor öğrencisi Niklas Johansson, Linköping Üniversitesi’nden Elektrik Mühendisliği Bölümü’nden Bilgi Kodlama Bölümünden, bir kuantum bilgisayarın neden klasik bir bilgisayardan daha güçlü olduğunu ve bir kuantum bilgisayarın içinde neler olduğunu keşfettiler.

Araştırma sonuçları, Entropy adlı bilimsel dergide yayımlandı.

“Kuantum bilgisayarların klasik bilgisayarlardan daha önemli farkı, her bit için iki derece özgürlüğe sahip olmalarıdır. Bir klasik bilgisayarda ek bir derece özgürlüğü simüle ederek, bazı algoritmaları kuantum bilgisayarlarla aynı hızda çalıştırabiliriz” diyor Jan-Åke Larsson.

Ekibin oluşturduğu bir simülasyon aracı var, adı Quantum Simulation Logic veya QSL. Bu, bir kuantum bilgisayarın işleyişini bir klasik bilgisayarda simüle etmelerine olanak tanır. Quantum Simulation Logic, bir kuantum bilgisayarın sahip olduğu ve bir klasik bilgisayarın sahip olmadığı tek özellik, her bitin hesaplamada ek bir derece özgürlüğe sahip olmasıdır.

“Her bitin iki derece özgürlüğü vardır: bu, bir mekanik sistemle karşılaştırılabilir, burada her parça konum ve hız gibi iki derece özgürlüğe sahiptir. Bu durumda, hesaplanan fonksiyonun sonucunu taşıyan bilgi bitleri ve fonksiyonun yapısını taşıyan faz bitleri ile ilgileniyoruz” diye açıklıyor Jan-Åke Larsson.

QSL aracı, ekibin kuantum algoritmalarını incelemesine olanak tanıdı, bu algoritmalar fonksiyonun yapısını yönetmekten sorumludur. Bu algoritmaların çoğu, simülasyonlarda kuantum bilgisayarlarla aynı hızdadır.

“Sonuç, kuantum bilgisayarların daha yüksek hızının, ek bir bilgi taşıma derecesinde bilgi depolama, işleme ve alma yeteneklerinden kaynaklandığını gösteriyor. Bu, kuantum bilgisayarların nasıl çalıştığını daha iyi anlamamızı sağlıyor. Ayrıca, bu bilgi, kuantum bilgisayarların inşa edilmesini kolaylaştırmalıdır, çünkü hangi özelliğin kuantum bilgisayarın beklenen şekilde çalışması için en önemli olduğunu biliyoruz” diyor Jan-Åke Larsson.

Ekibin ayrıca elektronik bileşenlerden oluşan fiziksel bir versiyonu var. Kuantum bilgisayarlarındakine benzer kapılar kullandılar ve bir araç, kuantum bilgisayarın nasıl çalıştığını simüle ediyor. Bu, öğrencilerin ve diğerlerinin kuantum kriptografi ve kuantum teleportasyon gibi kuantum bilgisayarların nasıl çalıştığını simüle etmelerine ve anlamalarına olanak tanıyabilir.

Bu yeni araştırma, kuantum hesaplama ve yapay zeka arasındaki artan kesişmeye katkıda bulunabilir. Bu kesişmelerden biri, özellik eşleme. IBM Research, MIT ve Oxford bilim insanları tarafından yürütülen diğer araştırmalar, kuantum bilgisayarların daha güçlü hale geldikçe, klasik bilgisayarların tespit edemeyeceği karmaşık veri yapılarındaki desenleri tespit edebilecekleri gösterdi. Özellik eşleme, makine öğrenimi içinde önemli bir kavram ve daha etkili bir yapay zeka oluşturabilir.

Bu alanlarda daha fazla araştırma yapıldıkça, bu iki önemli alan arasındaki kesişme artacaktır.