Bilgisayar

Bilim İnsanları İlk Defa Kuantum Bilgisayarlarının Gerçek Faydalarını Kanıtladılar

Uzun yıllardır, kuantum bilgisayarlar bir fikirden ibaretti. Günümüzde şirketler, hükümetler ve istihbarat ajansları kuantum teknolojisinin gelişimine yatırım yapmaktadır. TUM Karmaşık Kuantum Sistemleri Teorisi Profesör Robert König; Waterloo Üniversitesi Kuantum Bilgisayar Enstitüsü’nden David Gosset ve IBM’den Sergey Bravyi birlikte çalışarak, ilerisi için umut verici bu alanda önemli gelişmelere imza attılar.

Kuantum bilgisayarlar neden daha hızlı olmalı?

Geleneksel bilgisayarlar klasik fiziğin kurallarına uymaktadır. Bunlar, 0 ve 1 ikili sayılarına dayanır. Bu sayılar, matematiksel işlemler için saklanır ve kullanılır. Geleneksel bellek birimlerinde; her bit (en küçük bilgi birimi) bir mikroçip üzerindeki mikroskobik nokta ile temsil edilir. Bu noktaların her biri; bitin 1 veya 0’a ayarlanıp, ayarlanmadığını belirleyen bir komut tutabilir.

Bir kuantum bilgisayarında, bir bit aynı anda hem 0 hem de 1 olabilir. Bunun nedeni, kuantum fiziğinin yasalarının, elektronların bir kerede birden çok yerde bulunmasına izin vermesidir. Böylece kuantum bitleri veya qubit’ler, birden fazla örtüşen durumda bulunurlar. Bu sözde süperpozisyon kuantum bilgisayarlarının bir kerede çok sayıda değer üzerinde işlem yapmasına izin verirken;  tek bir geleneksel bilgisayar tipik olarak bu işlemleri sırayla yürütmek zorundadır. Kuantum hesaplamadan bahsedilirken, aslında temelinde bazı problemleri önemli ölçüde daha hızlı çözme becerisinde yatar.

Varsayımdan Kanıtlara

König ve meslektaşları artık kuantum bilgisayarların avantajını kanıtlamışlardır. Bu amaçla, belirli bir “zor” cebirsel problemi çözebilen bir kuantum devresi geliştirdiler. Yeni devrenin basit bir yapısı vardır: Her bir qubit üzerinde sadece sabit sayıda işlem gerçekleştirir. Böyle bir devre sabit bir derinliğe sahip olarak adlandırılır. Araştırmacılar, çalışmalarında eldeki problemin klasik sabit derinlik devreleri kullanılarak çözülemediğini kanıtlıyorlar. Dahası, kuantum algoritmasının, karşılaştırılabilir klasik devreyi neden atlattığı sorusunu yanıtlıyorlar: Kuantum algoritması kuantum fiziğinin lokal olmayışını kullanır.

Bu çalışmadan önce, bu yönde işaret edilen kanıtlara rağmen kuantum bilgisayarların avantajı kanıtlanmış ya da deneysel olarak gösterilmemiştir. Bir örnek, asal çarpanlara ayırma problemini etkin bir şekilde çözen Shor’un Kuantum Algoritması’dır. Bununla birlikte, bu problemin kuantum bilgisayarları olmadan verimli bir şekilde çözülemeyeceği karmaşıklık teorisinde bir varsayımdır. Klasik bilgisayarlarda henüz doğru yaklaşımın bulunmadığı düşünülebilir.

Kuantum bilgisayarına giden yolda bir adım

Robert König; bu yeni sonuçları öncelikli olarak karmaşıklık teorisine bir katkı olarak görmektedir.

König: “Sonuçlarımız kuantum bilgi işlemenin gerçekten kanıtlanmamış karmaşıklık-teorik varsayımlara dayanmaksızın fayda sağladığını gösteriyor. Bunun ötesinde, çalışma kuantum bilgisayarlarına giden yolda yeni dönüm noktaları sağlıyor. Basit yapısı nedeniyle, yeni kuantum devresi kuantum algoritmalarının yakın dönem deneysel gerçekleştirilmesi için bir adaydır.”

Daha fazla bilgi

Sonuçlar, Münih’te açıklandı. Son yıllarda, Garching TUM’da inşa edilen kuantum araştırmaları için yeni bir araştırma binası ile; dünyaca tanınmış bir kuantum teknolojisi araştırma odağı oluşturuldu. Eylül ayında, Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) ile birlikte TUM, Kuantum Bilim ve Teknoloji Merkezi’nin (MCQST) Mükemmellik Kümesi Merkezi için sözleşme ile ödüllendirildi.

Kaynak:
sciencedaily
Etiketler
1 Oy2 Oy3 Oy4 Oy5 Oy (3 oy verildi, Ortalama: 5 üzerinden 4,67 oy )
Loading...

Benzer Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Close