Teknolojix Haber
BİLİM DONANIM

Silikon Kuantum Çiplerde hızlı İletişim

Silikon Kuantum Çiplerde hızlı İletişim

Düşük maliyetli ve geniş kapsamlı kullanım potansiyeli sunan silikon kuantum bilgisayarlarında donanımlar iletişimde bir mesajın birçok adres üzerinde dolaşması gerekiyordu. Silikon Kuantum Çiplerde hızlı İletişim  yapılabilmesi için yapılan öalışmalar sonunda meyvesini verdi. Princeton Üniversitesinden bir ekip, bu sınırlamayı ortadan kaldıran bir çalışmaya imza attı. Böylece bir yonga içinde birbirinden (görece) uzak yerleştirilmiş olan silikon “spin” kübitler (yani kuantum işlem bileşenleri) arasında uzaktan etkileşim sağlanmış oldu.

Fizik Profesörü Jason Petta araştırmanın başında olan isim

Petta, “bir silikon çip üzerinde bu mesafeden mesaj iletimi yapabilmek, kuantum donanımları açısından yeni olanaklar anlamına gelir” dedi. Çok daha karmaşık işlemleri gerçekleştirebilmek için birden fazla kuantum bitini (kübiti) iki boyutlu bir ızgara üzerine dizebilmesi, çip üzerinde bulunan kübitler arasındaki iletişimin ve bilgi akışının verimli hale getirmeye yardımcı olabileceğini de belirtti.

Kuantum bilgisayarları, günümüzde kullandığımız cihazların çok ötesinde yeteneklere sahip; çok büyük sayıların üslerini kısa sürede hesaplamak gibi. Bir kuantum biti, ya da kübit, klasik bilgisayarın kullandığı bitlere göre çok daha fazla bilgi işleyebiliyor; çünkü bir bit yalnızca 0 veya 1 değerlerinden birini alabilirken kübitler 0 ve 1 arasındaki birçok değeri, hem de aynı anda, temsil edebiliyor.

Kuantum bilgisayarda kübitler arası iletişim önemli

Bilgisayarların gücünden yararlanabilmek için on binlerce kübitin birbirleri ile iletişim kurması gerekli. Google, IBM, Intel ve diğer firmaların mevcut prototipleri, süper-iletken devreler kullanan bir teknoloji ile üretilmiş kübitlerle çalışıyor. Ancak teknoloji konusunda ileriyi görenler, uzun vadede silikon tabanlı kübitlerin daha verimli olacağını düşünüyor. Silikon spin kübitler, süper-iletken kübitlere göre bazı açılardan daha avantajlı. Örneğin, kuantum özelliklerini diğerlerinden daha uzun süre koruyabiliyorlar. Ayrıca silikon malzeme kullanılması, düşük üretim maliyetini garantiliyor.
Silikon tabanlı kübitlerin üretiminde yaşanan en büyük zorluk, bunların çok ufak olması ve tek bir elektrondan üretilmesi. Dolayısıyla kübitler arasında yapılacak kablolama, çözülmesi gereken en önemli sorunlardan biri. Bu nedenle Jason Petta’nın ekibi spin kübitlerin uzak mesafeden bağlantı kurabildiklerini ispatlayarak bu alanda büyük bir adım atmış oldu.

Princeton Üniversitesinden Prof. Jason Petta ve ekibi, silikon tabanlı kübitler arasında uzak mesafeden bilgi iletimini mümkün kılan bir yöntem geliştirdi.

Bunu gerçekleştirmek için Princeton ekibi, ışık taşıyan “kablolar” ile kübitleri birbirine bağladı. Ancak bu durumda kablo aslında tek bir ışık parçacığı taşıyan ve mesajı bir kübitten diğerine aktaran bir girintiden ibaret. Çalışmada iki kübit birbirinden yaklaşık yarım santimetre uzaklıkta konumlandırıldı . Bir sonraki adımda ise kübitlerin ve fotonun “aynı dili konuşması” için üç unsurun titreşimi de aynı frekansa ayarlandı. Ekip, aradaki foton bağlantısını koruyarak her iki kübiti birbirinden bağımsız olarak ayarlayabildi. Daha önceki çalışmada cihazın mimarisi yalnızca bir kübitin foton ile bağlantı kurabilmesine olanak tanıyordu.

Silikon Kuantum Çiplerde hızlı İletişim

Kübit, silikon bir yonganın (gri) altına hapsedilmiş tek bir elektrondan oluşuyor. Silikonun üzerindeki yeşil, pembe ve mor kablolar üzerinden kübite sabit voltajlar uygulanıyor. Mor plaka, elektronik girişim sinyallerini azaltarak kübitin kuantum bilgisini yitirmesini engelliyor. Kablolara uygulanan voltajlar değiştirilerek DQD içinde tek bir elektron hapsediliyor ve enerjisi ayarlanarak barındırdığı bilgiyi yanındaki fotona aktarması sağlanıyor.

Petta’nın ekibi, kübitler ve fotonlar arasında bilgi aktarımı konusunda 2010 yılından bu yana önemli gelişmelere imza attı

  • 2010 yılındaki çalışmada ekip, tek bir elektronu bir kuantum kuyusuna hapsetmenin mümkün olduğunu kanıtlamıştı.
  • 2012 yılında yayımladıkları çalışmada kuantum bilginin elektron spinlerden nano-kablolar aracılığı ile mikrodalga frekanslı fotonlara aktarılabildiğini,
  • 2016’da ise silikon tabanlı bir yüklü kübitte bulunan bilgiyi fotona aktarabildiklerini gösterdiler.
  • 2017’de Science’da yayımlanan makalede ekip, kübitlerde en yakın komşu ile bilgi alışverişi yapıldığını gösterdi.
  • 2018 yılında ise silikon spin kübitlerin foton ile bilgi alışverişinde bulunabildiğini kanıtladı.

Kaynak: Popularscience

Related posts

Fare beynindeki keşif umut oldu ; ağrıyı durduran bölge !

Büşra Seyhan

Alzheimer riskini %75 arttırdığı tespit edildi.

Fatih Akgün

WD Blk SN750 500GB SSD bellek

GÜLİN DİNÇ KÖYLÜ

Yorum Yap