Fizik/Kimya

Kuantum Bilgi İşlemini Geliştirmeye Yönelik Umut Verici Bir Yöntem Kanıtlandı

Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’dan bir grup araştırmacı ekibi, ışık kirişlerini frekans modlarına bölmek için yeni bir yöntem açıkladı. Bilim adamları rutin çalışmaları sonrası çalışmak istedikleri frekansları seçebilecekler ve fotonları kuantum bilgisiyle kodlayabilecekler. Onların çalışmaları, kuantum bilgi işlemedeki ilerlemeleri tetikleyecek  ve böylece kuantum bilgisayar bilgilerini dağıtabilecek.

Ekibin bulguları Physical Review Letters‘da yayınlandı.

Işık frekans rengini belirler. Frekanslar gökkuşağında olduğu gibi ayrıldığında, her bir renk fotonu, kubit olarak bilinen birimler halinde verilen kuantum bilgileri ile kodlanabilir. Kubit‘ler benzerdir, fakat klasik bitlerden farklıdır. Ki bunlar, ya 0 ya da 1 değerine sahiptir. Çünkü kbitler hem 0 hem de 1 değerleri ile aynı anda kodlanır.

Şimdi Araştırmacılar kuantum bilgi işlemlerini bir koridora basmak ve her iki yönden de ilerleyebilmek için kullanıyorlar. Oysa klasik hesaplamada bir yol mümkün olabiliyordu.

Ekibin yeni yaklaşımı ışığı üç frekansa bölen bir frekans tritterinin ilk gösterimi tahminlerine uyan ve birçok kuantum bilgi işleme operasyonunun hata vermeden aynı anda yürütülebileceğini gösteren deneysel sonuçları döndürdü. Kuantum sistemi, kodlanmış bilgiyi bozmadan, giderek karmaşık koşullar altında beklendiği gibi gerçekleştirildi.

Kuantum Bilgi Grubu‘nun liderliğindeki Quantum Communications ekibinden Nicholas Peters, “Deneysel şartlarımıza göre, tipik hata oranları ile karşılaştırıldığında 10 kat daha iyi bir faktör var. Bu yöntemimizi, yüksek boyutlu frekans tabanlı kuantum bilgi işleme için öncü olarak kuruyor.” Dedi.

Fotonlar aynı anda birden fazla bit değerine sahip olduğu üstyapılardaki kuantum bilgilerini taşıyabilir. Süperpozisyonda iki kuantum sisteminin varlığı, kuantum hesaplamanın kilit bir kaynağına bağlı dolaşmaya neden olabilir.

Dolaşma, bir kuantum bilgisayarın çalışabileceği hesap sayısını artırır. Takımın daha karmaşık frekans devreleri oluşturma üzerine odaklanması, kuantum simülasyonlarını daha güçlü ve verimli hale getirmeyi amaçlar. Araştırmadaki yöntem de dikkat çekicidir. Çünkü evrensel kuantum hesaplaması için gerekli temel devrelerden biri olan Hadamard kapısı gösterilmektedir.

Frekans Tabanlı Kodlama

Projenin baş araştırmacısı Pavel Lougovski, “Optik yaklaşımı için oldukça etkileyici olan, sonuçları gösterdik. ORNL‘de frekans tabanlı kodlama çalışmalarımızla bir alt alan oluşturuyoruz.” Dedi.

Bu yöntem, yaygın telekomünikasyon teknolojisini raf ömrü olmayan bileşenlerle güçlendirirken yüksek kalitede sonuç verir. Kuantum tekrarlayıcıları geliştirmek için yapılan çalışmalar, kuantum bilgilerini uzatan fiziksel olarak birbirinden ayrılmış bilgisayarlar arasında iletilebilir.

Lougovski, “Yöntemimizin telekom ağı ile uyumlu olması büyük bir avantaj, gerekirse telekom şebekelerinde kuantum işlemleri gerçekleştirebiliriz.” Dedi.

Peters projelerinin, kullanılmayan fiber optik bant genişliğinin operasyonları paralel yürüterek hesaplama süresini azaltmak için kullanılabileceğini gösterdiğini de sözlerine ekledi.

ORNL deneyini yöneten Wigner Üyesi Joseph Lukens, “Çalışmamız frekansın istikrarını çok yüksek sadakati sağlamak için kullanıyor. Daha sonra istediğimiz zaman kontrollü frekans atlaması yapıyor” dedi. Böylece Araştırmacılar deneysel olarak kuantum sistemlerinin istenilen çıktıları elde etmek için dönüştürülebildiklerini göstermişlerdir.

Araştırmacılar, yöntemlerinin var olan ışın bölücü teknolojiyle eşleştirilebileceğini ve her ikisinin de güçlü yanlarından yararlanabileceğini ve bilim camiasını frekans temelli fotonik kuantum bilgi işleminin tam olarak kullanılmasına daha yakın hale getireceğini belirtti.

ORNL‘in Quantum Information Science Group’tan fizikçiler Peters, Lougovski ve Lukens, lisansüstü öğrencisi Hsuan-Hao Lu, profesör Andrew Weiner ve Purdue Üniversitesi’ndeki meslektaşları ile işbirliği yaptı. Ekip Ocak 2017’de Optica‘daki deneyleri için teorilerini yayınladı.

Kaynak:
phys
Etiketler
1 Oy2 Oy3 Oy4 Oy5 Oy (2 oy verildi, Ortalama: 5 üzerinden 5,00 oy )
Loading...

Benzer Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Close