DOE Ulusal Kuantum Araştırma Merkezleri, Ölçeklenebilir Kuantum Bilgisayarların İnşasında Dönüm Noktasına Ulaştı
Fermilab ve MIT Lincoln Laboratuvarı’ndaki araştırmacılar, iyon tuzaklarını kontrol etmek için kriyo-elektronik kullanarak ölçeklenebilir kuantum hesaplamaya doğru kritik bir adım attı.
ABD Enerji Bakanlığı’na bağlı iki ulusal kuantum bilgi bilimi araştırma merkezi olan Kuantum Bilim Merkezi (QSC) ve Kuantum Sistemleri Hızlandırıcı (QSA) arasındaki ortaklık, Fermilab ve MIT Lincoln Laboratuvarı tarafından gerçekleştirilen bir buluşu mümkün kıldı. Araştırmacılar, iyon tuzaklarını kontrol etmek için vakum içi kriyo-elektronik kullanarak termal gürültüyü azalttı ve hassasiyeti artırdı. Bu prensip kanıtlama deneyi, büyük ölçekli iyon tuzağı tabanlı kuantum hesaplama sistemlerinin inşasına yönelik önemli bir ilerlemeyi işaret ediyor.
Neden İyon Tuzakları?
İyon tuzağı kuantum bilgisayarlar, elektrik veya manyetik alanlarla hapsedilmiş yüklü atomları kübit olarak kullanır. Uzun uyum süreleri ve yüksek doğruluklu işlemleriyle bilinirler. Ancak bunları ileri uygulamalar için gereken milyonlarca kübite ölçeklendirmek büyük bir zorluktur. Bugünün sistemleri, oda sıcaklığındaki elektronikler ile kriyojenik iyon tuzakları arasında lazerlere ve yoğun kablolamaya dayanır; bu ise iyon sayısı arttıkça giderek daha pratik olmayan bir kurulumdur.
Fermilab–MIT Lincoln Laboratuvarı ekibi, ultra düşük güçlü kriyo-elektronikleri iyon tuzaklarının yakınına yerleştirerek umut verici bir yol gösterdi. Oda sıcaklığındaki kontrollerin bir kısmını, kriyojenik ortamın içine monte edilmiş bir çiple değiştirdiler ve bu hibrit yaklaşımla iyonları hareket ettirip kontrol edebildiklerini başarıyla gösterdiler.
Kuantum Bilim Merkezi Direktörü Travis Humble konuyla ilgili şunları söyledi: “Bu olağanüstü araştırma, ölçeklenebilir iyon tuzağı kuantum hesaplama için heyecan verici yeni bir yön sunmak üzere kuantum teknolojilerindeki en son yetenekleri bir araya getiriyor.”
Çıkarılacak Dersler
Deney, gelecekteki çip tasarımlarına rehberlik edecek yeni içgörüleri de ortaya çıkardı. Örneğin, Fermilab’ın kurulumunda iyi performans gösteren transistörler, MIT Lincoln Laboratuvarı’nın önemli ölçüde daha soğuk ortamında aynı başarıyı sergilemedi. Ayrıca, devreler başlangıçta voltajları yalnızca milisaniyeler boyunca tutarken, büyük sistemlerin ihtiyaç duyduğu dakikalar veya saatlere ulaşmak için daha fazla iyileştirme yapılması gerekiyor.
MIT Lincoln Laboratuvarı’ndan Robert McConnell ise şu değerlendirmeyi yaptı: “Pratik ölçekteki iyon dizilerini kontrol etmek için gereken teknolojiyi kurmanın önünde hâlâ önemli zorluklar olsa da, küçük form faktörlü, düşük gürültülü elektroniklerin bu gösterimi, yakın gelecekte geliştirmeyi umduğumuz hibrit entegre sistemlerin temelini atıyor.”
Gelecek çalışmalarda, elektroniklerin doğrudan iyon tuzağı çipleriyle birleştirilmesi planlanıyor. Bu sayede verimlilik ve performans daha da artırılacak ve daha büyük sistemler için iyon tuzağı dizilerinin ölçeklendirilmesi sağlanabilecek.
Çeviren: Ayşe Yılmaz
Redaktör: Saim Egemen Yücel
Bilimsel Redaktör: Yasemin Poyraz Koçak
