Kuantum dolaşıklık; kuantum bilgisayarın anahtar bir özelliğidir. Ancak, araştırmacılar bir kuantum bilgisayarın gerçekte büyük ölçekli dolaşıklığı içerdiğini doğrulayabilir mi? Konvansiyonel yöntemler, araştırma zorluklarını ortaya koyan çok sayıda, tekrarlanan ölçüm gerektirir. Belgrad Üniversitesi‘nden Aleksandra Dimić, Avusturya Bilimler Akademisi‘nden Borivoje Dakić ve Viyana Üniversitesi; yeni bir yöntem geliştirdi. Bunun için dolaşıklık varlığını kanıtlamada tek bir deneysel çalışma bile yeterli oluyor. Sonuçları, çevrimiçi açık erişim dergisi npj Quantum Information‘da yayınlanmaktadır.
Kuantum bilgisinin nihai amacı; bilgi depolamak için atom altı parçacıkların kuantum durumlarından faydalanan kuantum bilgisayarlarla, tam teşekküllü kontrol edilebilir cihazlar geliştirmektir. Tüm kuantum teknolojilerinde olduğu gibi; kuantum hesaplama ve kuantum dolaşıklığı olarak bilinen kuantum mekaniğinin kendine özgü özellikleri vardır. Kuantum bilgisinin temel birimleri olan kubitler, kuantum bilgisayarın tam potansiyelini elde edebilmesi için bu özelliklerle ilişkilendirilmelidir.
Ana zorluklardan biri, tam işlevli bir kuantum bilgisayarın beklendiği gibi çalıştığından emin olmaktır. Özellikle bilim insanları, çok sayıdaki kubitlerin güvenilir biçimde dolaştığını göstermelidir. Geleneksel yöntemler, güvenilir doğrulama için kubitler üzerinde tekrarlanan çok sayıda ölçüm gerektirir. Bir ölçüm sıklıkla tekrarlanırsa; araştırmacılar, daha belirli dolaşıklığın varlığı hakkında bilgi sahibi olabilir. Bu yüzden, büyük kuantum sistemlerinde dolaşıklığın karşılaştırmalı değerlendirilmesi; çok fazla kaynak ve zaman gerektirir. Sonuçta yöntem, pratik olarak zor veya imkânsızdır. Öyleyse; dolaşıklığı sadece düşük sayıdaki ölçüm denemeleri ile kanıtlayabilir miyiz?
Bu çalışmada, araştırmacılar önemli ölçüde daha az kaynak gerektiren, yeni bir doğrulama yöntemi geliştirdiler. Birçok durumda, büyük ölçekli dolaşıklığı yüksek bir güvenle kanıtlamak için; tek bir ölçüm bile yeterli oldu. Belgrad Üniversitesi’nden Aleksandra Dimić, bu analojiyi şu sonuca getiriyor: “Eşzamanlı olarak 10 bozuk para atan bir makinayı düşünelim, makineyi birbiriyle ilişkili bozuk paralar üretmesi için geliştirdik. Makinenin beklenen sonucu üretip üretmediğini doğrulamak istiyoruz. Arkalara doğru düşen tüm paraların; tek bir denemeye tabi olduğunu düşünün. Bu, birbirine bağlı korelasyonların açık bir işaretidir. Çünkü birbirinden 10 bağımsız madeni paranın aynı anda aynı tarafa düşme şansı % 0.01 olur. Bu tür olaylardan % 99.9’un üzerinde güven ile korelasyon varlığını onaylıyoruz. Sonuçta; dolaşıklık ile yakalanan kuantum korelasyonlarına çok benziyor. “
Borivoje Dakić: “Klasik bozuk paraların aksine, kubitler pek çok farklı şekilde ölçülebiliyor… Ölçüm sonucu hâlâ sıfır ve sıfırlar dizisi olmakla birlikte; yapısı büyük oranda kubit’leri ölçmeye nasıl karar verdiğimize bağlı. Bu ölçümleri farklı bir şekilde seçersek, dolaşıklık; ölçülen modelde benzersiz parmak izleri bırakacaktır. “
Bu yöntem, gelecekteki kuantum cihazlarının güvenilir şekilde kıyaslanması için gereken zaman ve kaynakta büyük bir azalma vaat ediyor.
