Bilgisayarlardaki hafızalar gibi, kuantum hafızaları da kuantum bilgisayarları* için temel bileşenlerdir. Temel bilimin sınırlarını zorlayabilir ve yeni ilaçlar yaratmalarını, kozmolojik gizemleri açıklamalarını ya da güçlü hesaplama gücü ile tahminlerin ve optimizasyon planlarının doğruluğunu artırmalarını sağlayabilir. Klasik bilgisayarlarda kullanılan eski birimlerin (bitlerin) aynı anda hem 0 hem de 1’i temsil edebileceği gibi; kubitler de hesaplanan kuantum bilgisayarların geleneksel örneklerinden daha hızlı ve daha güçlü olmaları beklenir.
Fotonik kuantum hafızaları; dalgalanan tek fotonlu kuantum hallerinin depolanmasına ve geri alınmasına izin verir. Bununla birlikte, bu kadar verimli kuantum hafızaların üretilmesi, mükemmel şekilde eşleştirilen foton-maddeli kuantum arayüzü gerektirdiği için, büyük bir zorluktur. Ayrıca, tek bir fotonun enerjisi çok zayıf ve başıboş ışık arka planının gürültülü denizinde kolayca kaybedilebilir. Uzun süre bu problemler; kuantum hafıza verimliliğini % 50’nin altına düşürdü. Bu değer; pratik uygulamalar için çok önemli bir eşik değeridir.
Tarihte ilk kez, HKBTÜ araştırmacıları; fotonik kuantum hafızalarının verimliliğini % 99’un üzerinde bir doğruluk baz alınarak, % 85’in üzerine çıkarmak için bir yol buldu.
Ekip; milyarlarca rubidyum atomunu kıl boyutunda küçük bir alana hapseden bir kuantum hafıza yarattı. Bu atomlar; lazerler ve manyetik alan kullanılarak, neredeyse mutlak sıfır sıcaklığa (yaklaşık 0.00001 K) soğutulur.
Ekip ayrıca tek fotonu gürültülü arka ışıklı denizden ayırmanın akıllıca bir yolunu buldu. Bulgu; ‘evrensel’ bir kuantum bilgisayar rüyasını gerçeğe bir adım daha yaklaştırdı. Bu tür kuantum anılar; kuantum tabanlı bir internet kuşağının temelini oluşturan kuantum ağda tekrarlayıcı olarak da kullanılabilirler.
Nano Bilim ve Teknoloji Enstitüsü Fizik Bölümü Prof. William Du: “Bu çalışmada, tek bir fotonun polarizasyonu üzerine dalgalanan bir kronometre kodluyoruz ve bunu lazer soğutmalı atomlara saklıyoruz. Bu çalışmada gösterilen kuantum hafızası; yalnızca bir tek işlemlik operasyon için olsa da, gelecekte kuantum teknolojisi ve mühendisliği için olanak yaratıyor.”
*Kuantum Bilgisayarları: Kuantum mekaniği yasalarına uyan ve klasik bilgisayarların sınırlamalarının üstesinden gelebilecek yeni nesil bir veri işlemcisi.
