Almanya, kuantum optiğini doğrudan bir çipe entegre eden iş birliğine dayalı araştırma girişimi SmaraQ'u başlatarak ölçeklenebilir kuantum bilgisayarlarını hayata geçirme yolunda önemli bir adım daha attı. QUDORA Technologies GmbH, AMO GmbH ve Fraunhofer IAF tarafından yürütülen proje, hantal optik düzenekleri, iyon tuzaklı kuantum bilgisayarlarını daha verimli ve ölçeklenebilir hale getirmeyi vaat eden kompakt, çip tabanlı sistemlerle değiştirmeyi amaçlıyor. SmaraQ'nun merkezinde fotonik entegrasyonda bir atılım yer alıyor.
HANTAL OPTİKLER TARİH OLUYOR
Geleneksel iyon tuzaklı kuantum bilgisayarları, kübit kontrolü için lazer ışınlarını yönlendirmek üzere karmaşık ayna ve mercek düzeneklerine dayanıyor; bu düzenek, sistemler büyüdükçe giderek daha karmaşık hale geliyor. Bir kübit görevi gören her iyonun, başlatma ve soğutma gibi işlemler için lazer ışığıyla hassas bir şekilde hedeflenmesi gerekiyor. Yüzlerce hatta binlerce kübitte bu hassasiyeti korumak, ölçeklendirme için temel bir zorluk olmaya devam ediyordu.
ÇİP ÜSTÜ DALGA KILAVUZLARI
SmaraQ, alüminyum nitrür (AlN) ve alüminyum oksitten (Al₂O₃) oluşan ultraviyole (UV) dalga kılavuzları ve fotonik bileşenler geliştirerek bu sorunu ele alıyor. Bu malzemeler, ışığı nanometre ölçeğinde hassasiyetle doğrudan kübitlere iletebilen çip üstü dalga kılavuzları üretmek için kullanılıyor. Bu yaklaşım, büyük serbest alan optiklerine olan ihtiyacı ortadan kaldırarak sistem boyutunu önemli ölçüde azaltıyor ve güvenilirliği artırıyor.
QUDORA Fotonik Bölüm Başkanı Dr. Maik Scheller, bir basın açıklamasında, çip içi entegrasyonun iyon tuzağı kuantum hesaplaması için ileriye giden yolu temsil ettiğini belirtti. Scheller, insan saçından on bin kat daha ince olan nanometre ölçeğindeki bu dalga kılavuzu yapılarının, ışığı tam olarak iyon kübitlerinin ihtiyaç duyduğu noktaya hassasiyetle iletmek için tasarlandığını vurguladı. Bu entegrasyon, yalnızca optik kararlılığı artırmakla kalmıyor, aynı zamanda kuantum işlemcilerin yerleşik yarı iletken üretim yöntemleri kullanılarak seri üretimini de kolaylaştırıyor.
GÜÇLÜ İŞ BİRLİĞİ
SmaraQ, her biri farklı teknik uzmanlıklara sahip üç önemli ortağı bir araya getiriyor. Proje koordinatörü QUDORA Technologies, fotonik sistemlerin kuantum hesaplama mimarisine entegrasyonundan ve projenin ticarileştirilmesinden sorumlu. Fraunhofer IAF, malzeme bilimi uzmanlığıyla fotonik bileşenlerin temelini oluşturan olağanüstü kalitede epitaksiyel ince film AlN yongaları geliştiriyor. AMO GmbH ise gelişmiş nanofabrikasyon yeteneklerini kullanarak bu bileşenleri en son teknoloji litografi ile yongalar üzerinde oluşturuyor.
Bu çalışmalar bir araya geldiğinde, kritik kuantum hesaplama malzemeleri ve bileşenleri için Almanya merkezli bir tedarik zinciri oluşmakta ve bu da teknolojik bağımsızlığı korumak için stratejik bir avantaj sağlamaktadır.
STRATEJİK BAĞIMSIZLIK HEDEFİ
Projenin adı olan SmaraQ, ultraviyole ışığı algılama yeteneği ve hassasiyetiyle ünlü, Mavi Kuyruklu Zümrüt Sinek Kuşu olarak da bilinen Smaragdkolibri'den esinlenmiştir. Bu benzetmenin, projenin mikroskobik ölçeklerde minyatürleştirme ve kontrole odaklanmasını yansıttığı belirtildi.
2025-2028 yılları arasında gerçekleştirilecek olan SmaraQ, Almanya Federal Araştırma, Teknoloji ve Uzay Bakanlığı (BMFTR) tarafından finanse edilmektedir. Girişim, Avrupa'nın kuantum bilişim alanındaki liderliğini güçlendirmeyi ve kıtadaki kritik tedarik zincirlerini güvence altına almayı amaçlayan daha geniş kapsamlı bir ulusal çabanın parçasıdır.
