Chalmers Teknoloji Üniversitesi'ndeki mühendisler, kuantum bilgisayar sistemlerinde güç tüketimini yüzde 90 oranında azaltabilen yeni nesil bir mikrodalga amplifikatör geliştirdi. Geliştirilen bu yeni teknoloji, yüksek verimliliğiyle büyük ölçekli ve daha kararlı kuantum bilgisayarların önünü açabilir.
ISININ ÖTESİNE GEÇEN YAKLAŞIM
Kuantum bilgisayarlarda, kübitlerin durumunu ölçmek için zayıf mikrodalga sinyallerinin yükseltilmesi gerekir. Ancak geleneksel amplifikatörler bu işlemi gerçekleştirirken önemli miktarda ısı üretir. Bu durum, kübitlerin kuantum durumlarını kaybetmelerine ve hesaplamaların bozulmasına yol açan bir girişim kaynağı olarak bilinir.
Chalmers araştırma ekibi, yalnızca ölçüm anında aktif hale gelen ve normalde sürekli çalışan sistemlere kıyasla önemli ölçüde daha az enerji tüketen bir "darbeli" amplifikatör tasarımı sundu.
DARBE TABANLI TASARIM
IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques dergisinde yayımlanan çalışmanın başyazarı Yin Zeng, "Bu, transistörler kullanılarak inşa edilebilecek en hassas amplifikatör," diyerek geliştirdikleri sistemin hassasiyet ve enerji verimliliği açısından sınırları zorladığını belirtti. Zeng, sistemin yalnızca 35 nanosaniyede aktif hale geldiğini ve ölçüm için gerekli tüm bilgiyi bu kısa sürede yakalayabildiğini ekledi.
AKILLI KONTROL ALGORİTMASI
Araştırmacılar, gelen kuantum sinyallerine mümkün olan en hızlı şekilde yanıt verebilmek için amplifikatörü bir yapay zeka yaklaşımı olan genetik programlama ile kontrol etti. Bu sayede, sistemin yalnızca ihtiyaç duyulan anlarda çalışması sağlandı ve enerji verimliliği büyük ölçüde artırıldı.
KUANTUM BİLGİSAYARLARA YENİ İVME
Kuantum bilgisayarlar, süperpozisyon ve dolanıklık gibi kuantum ilkeleri sayesinde çok daha karmaşık hesaplamaları geleneksel bilgisayarlardan kat kat daha hızlı yapabiliyor. Ancak bu sistemlerde artan kübit sayısı, beraberinde daha fazla amplifikatör ihtiyacını ve ısı sorununu getiriyor.
ENERJİYİ AZALTAN İLERLEME
Mikrodalga elektroniği profesörü Jan Grahn, “Bu çalışma, kuantum amplifikatörlerin yaydığı ısının neden olduğu sınırlamaları aşmak için büyük bir adım,” açıklamasını yaptı. Geliştirilen yeni sistem, daha fazla kübit içeren sistemlerin daha kararlı şekilde inşa edilmesini sağlayarak hesaplama kapasitesini artırabilir.
GELECEK UYGULAMALAR
Araştırmacılar, bu buluşun yalnızca kuantum hesaplama değil, aynı zamanda tıp, yapay zeka, kriptografi ve yeni nesil malzeme biliminde de yankı uyandırabilecek potansiyele sahip olduğunu vurguluyor. Düşük enerji tüketimiyle yüksek hassasiyet sunan amplifikatör, kuantum teknolojilerinin ticarileşme sürecinde önemli bir yapı taşı olabilir.
