Entegre Kuantum Çipler Geliştirildi

Avustralyalı bir ekip iki temel kuantum tekniğini birleştirerek kuantum hesaplama için tüm modern bilgisayar çiplerinin temeli olan silikon bir platforma entegre etti. Ayrıntıları haberimizde inceleyeceğiz.

A- A+

05.11.2018 tarihli yazı 7661 kez okunmuştur.

İlaç tasarımı veya makine öğrenimi gibi karmaşık problemleri çözebilen kuantum bilgisayarlar, entegre bir şekilde bağlanmış ve kırılgan kuantum sistemlerinde kaçınılmaz olarak meydana gelen hataları düzeltmek için tasarlanmış milyonlarca kuantum biti (qubits) gerektirecektir. Avustralya’da bir araştırma ekibi, bu yeteneklerin bir silikon çip üzerinde çok önemli bir kombinasyonunu deneysel olarak gerçekleştirdi ve evrensel bir kuantum bilgisayarın hayalini gerçeğe yaklaştırdı. Hem tek-spin adreslenebilirliği hem de diğer bitlerin çalışmasını etkilemeden tek bir spin qubit bilgisini 'yazma' yeteneği ve kuantum hata düzeltme için hayati önem taşıyan bir qubit 'okuma-çıkışı' sürecini birleştiren entegre bir silikon qubit platformu geliştirdiler.

►İlginizi Çekebilir: Yapay Sinir Ağları İle Kuantum Hata Düzeltme

Yeni entegre tasarım mevcut bilgisayar üretim endüstrisinde kullanılan köklü teknolojiler kullanılarak üretilebilir. Geçen yıl, New South Wales Üniversitesinden ekip lideri Andrew Dzurak ve meslektaşları, tüm modern bilgisayar çiplerinin temeli olan silikon CMOS (tamamlayıcı metal oksit-yarı iletken) bileşenleri kullanılarak kuantum hesaplamalarının gerçekleştirilebilmesini sağlayan yeni bir çip mimarisi için bir tasarım yayınladılar.

Ekibin Nature Communications dergisinde 30 Ekim’de yayınlanan yeni çalışmasında, ilk kez iki temel kuantum tekniğini bir araya getirerek yaptıkları deneylerin olumlu sonuçlar verdiğini doğruladı.Ekip daha önce entegre bir silikon qubit platformunun tek-spin adreslenebilirlikle çalışabildiğini göstermişti. Şimdi bunları, büyük spin-tabanlı kuantum bilgisayarlarda doğruluğu sağlamak için gerekli olacak kodları düzelten önemli bir gereklilik olan Pauli spin blokajı olarak bilinen özel bir kuantum okuma işlemi ile birleştirebildiklerini gösterdiler.

►İlginizi Çekebilir: Kuantum Nokta Ekran Nedir?

Dzurak, "Silikon qubit cihazımızda Pauli spin okumasını yapabildiğimizi gösterdik ama ilk kez, spini kontrol etmek için spin rezonansı ile birleştirdik. Bu, evrensel kuantum bilgisayarları için gerekli olacak olan spin qubit'leriyle kuantum hata düzeltme gerçekleştirme yolunda bizim için önemli bir kilometre taşıdır. Silikon CMOS teknolojisini kullanarak, ihtiyacımız olan milyonlarca qubiti ölçeklemek için ideal bir platformumuz var ve son sonuçlarımız bize, yakın gelecekte spin qubit hata düzeltmesi için ihtiyaç duyduğumuz araçları sağlıyor. Bu da doğru yolda olduğumuza dair bir başka teyit. Ayrıca, geliştirdiğimiz mimarinin, şimdiye kadar, çalışan bir kuantum bilgisayar çipinin geliştirilmesine engel teşkil etmediğini de gösteriyor. Ve dahası bu teknoloji, iyi kurulmuş sanayi süreçleri ve bileşenleri kullanılarak üretilebilecek." diyor.Silikon üzerine çalışmak sadece silikon ucuz ve bol olduğu için değil, küresel bilgisayar endüstrisinin neredeyse 60 yıldır önemli ham maddelerinden biri olduğu için önemlidir. Milyarlarca konvansiyonel transistörü içeren talaşlar, büyük üretim tesislerinde rutin olarak üretilmektedir. Üç yıl önce, Dzurak'ın ekibi Nature dergisinde, bir kuantum bilgisayarının merkezi yapı taşı olan iki qubit mantık kapısının yaratılmasıyla gerçek bir silikon cihazda kuantum mantık hesaplamalarının yapıldığı ilk belgelerini yayınladı.

►İlginizi Çekebilir:Elektrik Şebekelerine Kuantum Kriptoloji Çözümü

Profesör Mark Hoffman, “Bunlar, ilk radikal kuantum bilgi işlem konseptini, tüm modern hesaplamanın temelini oluşturan bileşenleri kullanarak pratik bir cihaza dönüştürmenin ilk göstergeleriydi. Ekibimizin bu aşamadan sonrası için yeni bir planı var. Laboratuarda bu tasarımın unsurlarını çok olumlu sonuçlarla test ettik. Sadece bunun üzerinde durmaya devam etmeliyiz - ki bu hala zorlu bir mücadeledir- ancak temel çalışmalarımız bizi cesaretlendiriyor. Kuantum hesaplamayı ticari gerçekliğe getirmek büyük bir mühendislik gerektirecek, fakat bu olağanüstü ekipten gördüğümüz iş, Avustralya'yı sektörde sürücü koltuğuna yerleştirecek." diyor.

2017'de Avustralya hükümeti, endüstri ve üniversitelerden oluşan bir ekiple kuantum bilgisayarların entelektüel mülkiyetini ticarileştirmek için Avustralya'nın ilk kuantum bilgisayar şirketini kurdu. South Wales Üniversitesindeki yeni laboratuarlarda çalışacak ekip silikon bazlı bir kuantum bilgisayar yaratmanın öncüsü olarak 2022'de silikonda 10-vuruşluk bir gösterim cihazı üretmeyi hedefliyor. South Wales Üniversitesindeki bilim adamları ve mühendisler tek atom ve kuantum nokta vuruşlarını kullanarak paralel patentli yaklaşımlar üzerine çalışıyor. Avustralya'nın mevcut ekonomisinin yaklaşık% 40'ını oluşturan endüstrilerin kuantum hesaplama yoluyla önemli ölçüde etkilenebileceği tahmin edilmektedir. Muhtemel uygulamalar arasında yazılım tasarımı, makine öğrenimi, programlama ve lojistik planlama, finansal analiz, borsa modellemesi, yazılım ve donanım doğrulaması, iklim modellemesi, hızlı ilaç tasarımı ve testi ve erken hastalık tespiti ve önleme yer almaktadır.