Klasik bilgisayarların kapasitesini aşan hesaplama görevlerini yerine getirme potansiyeli taşıyan kuantum bilgisayarların geliştirilmesi sürecinde önemli bir adım atıldı. Hollanda merkezli QuTech ve Delft Teknoloji Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, kuantum işlemcilerin ölçeklenmesini zorlaştıran teknik engelleri aşmayı hedefleyen yeni bir kübit türü tasarladı. Physical Review Letters dergisinde yayımlanan çalışma, mevcut sistemlerin aksine daha basit elektrik sinyalleriyle çalışan bir mimariyi ortaya koyuyor.
YÜKSEK FREKANS SORUNU
Mevcut kuantum teknolojilerinde yaygın olarak kullanılan yarı iletken kuantum noktaları, kübitleri manipüle etmek için yüksek frekanslı elektrik sinyallerine ihtiyaç duyuyor. Ancak uzmanlar, bu yöntemin küçük spin kübitlerinde istenmeyen girişim etkilerine (çapraz konuşma) yol açtığını belirtiyor. Bir devredeki sinyallerin diğerlerini etkilemesi ve önemli miktarda ısı üretmesi, kuantum işlemcilerin büyütülmesini ve ölçeklenmesini teknik olarak zorlaştırıyor. Araştırmacılar, bu sorunu aşmak amacıyla yüksek frekans yerine düşük frekanslı temel bant sinyalleri kullanan bir yaklaşım geliştirdi.
YENİ KÜBİT TASARIMI
Geliştirilen ve 'GS2' adı verilen bu yeni kübit türü, yarı iletken nanoyapılarda bulunan bireysel delik spinlerine dayanıyor. Makalenin başyazarı Maximilian Rimbach-Russ, çalışmalarının temel amacının kuantum hesaplama donanımını mühendislik açısından daha basit ve pratik hale getirmek olduğunu ifade etti. Rimbach-Russ, klasik transistörlerin bilişimde yarattığı devrime benzer bir basitlik düzeyini kuantum alanında da yakalamayı hedeflediklerini, bu doğrultuda kübit özelliklerini yeni ihtiyaçlara göre yeniden tasarladıklarını belirtti.
HAREKETİ DONDURAN SİSTEM
Yeni tasarımda, kübitin iki durumu enerji açısından neredeyse aynı seviyede tutularak, işlem yapılmadığı anlarda hareketin etkili bir şekilde dondurulması sağlanıyor. Araştırmacılar, bu yöntemin sürekli takip ve senkronize kontrol sinyalleri gerektiren mevcut sistemlerin karmaşıklığını ortadan kaldırdığını vurguluyor. Rimbach-Russ, bir kontrol darbesi uygulanana kadar kübitin hareketsiz kaldığını, bu sayede zamanlamanın ve karmaşık mikrodalga sinyallerinin gereksiz hale geldiğini kaydetti. Sistemin, kısa elektrik darbeleriyle evrensel olarak kontrol edilebildiği ve geleneksel uygulamalardan daha hızlı çalıştığı belirtildi.
MEVCUT ÜRETİME UYUMLU
Ekibin geliştirdiği tasarımın yarı iletkenlere dayanması, yeni işlemcilerin mevcut elektronik üretim süreçleri ve ekipmanlarıyla üretilebilmesine olanak tanıyor. Araştırmacılar, bu mimariye dayalı tam ölçekli bir kuantum işlemci üzerinde çalışmalarını sürdürüyor. Rimbach-Russ, kağıt üzerinde basit görünse de yarı iletken malzemelerdeki cihaz değişkenliği gibi aşılması gereken sorunlar bulunduğunu, ancak tasarım tekniklerini ve malzeme kalitesini sürekli iyileştirdiklerini aktardı. Ekip, tasarladıkları kübitlerin deneysel ortamda hayata geçirilmesi için çalışmalarına devam ediyor.
