Şimdi, RIKEN Acil Durum Bilim Merkezi’nin liderliğindeki uluslararası bir araştırmacı grubu, kuantum hesaplama için yeni bir mimari yapı hazırladı. Kuantum bilgisayarların temel bilişim unsuru olan iki farklı türden qubit türünden yapılmış bir hibrit cihaz inşa ederek hızlı bir şekilde başlatılabilen ve okunabilen bir cihaz oluşturdular. Bu sayede yüksek kontrol doğruluğunu da korumuş oldular.
Geleneksel bilgisayarların bir sınıra ulaştığı bir çağda, kuantum fenomenlerini kullanarak hesaplamalar yapan kuantum bilgisayarlarında potansiyel değişimler yapıldı. Problemleri çok farklı ve özgün olarak çok daha hızlı bir şekilde ele alabilirler. Ancak, gerçek dünya hesaplamaları yapmak için gereken boyutlara ölçeklendirilmelerinin zor olduğu kanıtlanmıştır.
1998’de, bu çalışmanın yazarlarından biri olan Daniel Loss, IBM’den David DiVincenzo ile birlikte, kuantum noktasında gömülü elektronların hareketlerini kullanarak kuantum bir bilgisayar inşa etme önerisi getirdi. Bilgisayar bir atom gibi olacaktı. Ama bu bazen “yapay atomlar” olarak adlandırılabilecek şekilde manipüle edilebilir. O zamandan beri, Loss ve ekibi pratik cihazlar inşa etmek için çalıştı.
Pratik cihazlar geliştirmenin hız bakımından bir takım engelleri var. İlk olarak, cihazın hızlı bir şekilde başlatılabilmesi gerekir. Başlatma, bir sonlandırmanın belirli bir duruma getirilmesi işlemidir ve eğer hızlı bir şekilde yapılamazsa cihazı yavaşlatır. İkincisi, bir ölçüm yapmak için yeterince uzun bir süre tutarlılık sağlamalıdır. Tutarlılık, iki kuantum hali arasındaki dolaşma anlamına gelir ve sonuçta bu ölçüm yapmak için kullanılır. Bu nedenle, eğer qubitler çevresel gürültüden dolayı kirlenirse, cihaz değersiz hale gelir. Son olarak, qubitlerin son hali hızlı bir şekilde okunabilmelidir.
Loss ve DiVincenzo tarafından bir kuantum bilgisayarı oluşturmak için bir takım yöntemler önerilmiş olsa da, büyük bir sanayiye sahip yarı iletkenler önemli bir yere sahip olduğundan, pratik olarak en uygulanabilir seçeneklerden biri olmaya devam ediyor.
Nature Communications’da yayınlanan bu çalışma için ekip, tek bir cihazda iki tür qubiti birleştirdi. Birincisi, Loss-DiVincenzo qubit denilen tek bir döndürme kuvveti türü, çok yüksek bir kontrol doğruluğuna sahiptir. Yani açık bir durumda olduğu için hesaplamalar için idealdir ve uzun bir çözülme süresine sahiptir. Böylece sinyalini kaybetmeden önce nispeten uzun bir süre sunar.
Ne yazık ki, bu çıktıların olumsuz tarafı, hızlı bir şekilde bir duruma getirilemeyecekleri veya okunamadıkları yönündedir. Bir singlet üçlüsü qubit olarak adlandırılan ikinci tip, hızlı bir şekilde başlatılır ve okunur. Çalışma için, bilim insanları iki türü, kontrollü bir faz kapısı olarak bilinen bir tür kuantum geçitle birleştirdiler. Bu, döndürme hallerinin tekli bit qubit’in durumuna izin veren tutarlılığı koruyacak kadar hızlı bir süre içinde singlet üçlü qubit ölçümünü okuyarak dolaşmasına izin verdi.
Araştırmanın baş yazarı, CEMS’den Akito Noiri’ye göre, “Bu çalışma ile, kendi sınırlamalarının üstesinden gelmek için tek bir cihazda farklı kuantum noktalarının birleştirilebileceğini gösterdik. Bu çalışma kuantum bilgisayarlar ile ilgili, ölçeklenebilirliğine katkıda bulunabilecek önemli görüşler sunuyor.”
