Kuantum bilgisayarlar ve kuantum şifreleme gibi geleceğin teknolojileri için, karmaşık kuantum sistemlerinin deneysel üstünlüğü kaçınılmazdır. Viyana Üniversitesi ve Avusturya Bilimler Akademisi’ndeki bilim insanları bu konuda bir adım daha atmayı başardı. Dünyadaki fizikçiler iki boyutlu sistemlerin sayısını artırmaya çalışırken, Anton Zeilinger’in etrafındaki araştırmacılar, kuantum bit (qubit) olarak adlandırılan yeni bir çığır açıyor. Qubitler gibi daha karmaşık kuantum sistemlerini kullanma fikrini izlerler ve böylece bilgi kapasitesini aynı sayıda parçacıkla artırabilirler. Gelecekte geliştirilen yöntemler ve teknolojiler, karmaşık kuantum sistemlerinin ışınlanmasını mümkün kılabilir. Yapılan çalışmaların sonuçları Nature Photonics dergisinde “QuBits’in Ötesinde Deneysel Greenberger-Horne-Zeilinger Dolanması” olarak yayınlandı.
Geleneksel bilgisayarlardaki bitlere benzer şekilde, QuBits kuantum sistemlerinde en küçük bilgi birimidir. Google ve IBM gibi büyük şirketler, giderek artan sayıda karmaşık QuBits üretmek için dünyadaki araştırma enstitüleri ile rekabet ediyorlar. Açık motivasyon, işleyen bir kuantum bilgisayarı geliştirmektir. Bununla birlikte, Viyana Üniversitesi ve Avusturya Bilimler Akademisi’ndeki bir araştırma grubu, karmaşık kuantum sistemlerinin bilgi kapasitesini artırmak için yeni bir yol izlemektedir .Bunun ardındaki fikir basittir: sadece ilgili parçacıkların sayısını artırmak yerine, her sistemin karmaşıklığı artar.
Manuel Erhard; “Çalışmamızla ilgili özel olan şey, ilk defa, geleneksel iki boyutlu yapının haricinde üç foton birleştirmesidir”
Bu amaçla, Viyana’daki fizikçiler ikiden fazla olası duruma sahip kuantum sistemleri kullanırlar: Bireysel ışık parçacıklarının açısal momentumu. Bu bireysel fotonların şimdi QuBits’ten daha yüksek bir bilgi kapasitesi var. Bununla birlikte, bu hafif parçacıkların dolanması, kavramsal bir düzeyde zorlaşmıştır. Araştırmacılar bu zorluğun üstesinden çığır açıcı, deneysel bir uygulama için otonom olarak arama yapan bir bilgisayar algoritması, fikri ile geldiler.
Bilgisayar algoritması Melvin’in yardımıyla bu tür bir kuantum dolanması üretmek için deneysel bir kurulum ortaya çıkarıldı. İlk başta bu çok karmaşıktı, ama en azından prensipte çalıştı. Bazı basitleştirmelerden sonra, fizikçiler hala büyük teknolojik zorluklarla karşı karşıya kaldılar. Ekip, bunları son lazer teknolojisi ve özel olarak geliştirilmiş çok noktalı bir port ile çözebiliyordu.
Manuel Erhard; “Bu çok-portlu deneyimizin kalbidir. Üç fotonu birleştirerek böylece üç boyutta birbirine karışırlar.”
Üç boyutlu foton dolaşıklığının üç boyuttaki tuhaf özelliği, kuantum sistemlerinin davranışı hakkındaki yeni temel soruların deneysel olarak araştırılmasına olanak tanır. Ek olarak, bu çalışmanın sonuçları kuantum ışınlanma gibi gelecekteki teknolojiler üzerinde de önemli bir etki yaratabilir.
Anton Zeilinger; “Bence bu yayında geliştirdiğimiz yöntemler ve teknolojiler, kuantum iletişim ağları için önemli olabilecek tek bir fotonun toplam kuantum bilgisinin daha yüksek bir oranını ışınlamamıza izin veriyor.” diyerek olası uygulamaların geleceğine dikkat çekiyor…
