Kuantum bilgi işleme ve kuantum iletişim uygulamaları üzerine araştırmalar günümüzde belli başlı alanlarda yoğunlaşmaktadır. Süperiletkenler ve iyon tuzaklama gibi kuantum bilgisayarların hayata geçirilmesi için umut vadeden konuların yanında, araştırmacılar tarafından daha az rağbet gören alanlar üzerine yapılan araştırmalar da önem arz etmektedir. Kuantum bilişim uygulamalarını doğrusal optik kullanarak gerçekleştirmek de bu alanlardan en çok öne çıkanlardan biridir. Bu yazıda doğrusal optikle kuantum bilgi işleme yöntemi çeşitli yönlerden ele alınacaktır.
Öncelikle “doğrusal optik” dediğimizde kastettiğimiz, sistemdeki tüm optik elemanların girdi ve çıktıları arasındaki ilişkilerin matematiksel olarak doğrusal olmalarıdır. Optik dendiğinde ilk akla gelen ayna, lens, kırınım ağı gibi elemanların çoğu doğrusaldır ve bu özelliklerinden dolayı bu elemanlar kullanılırken frekans değişimi ve soğurulma gibi doğrusal olmayan olayların ihmal edilebilecek kadar az gerçekleştiği varsayılır. Kuantum mekaniksel etkiler söz konusu olduğunda da, dalga fonksiyonunun zamanla değişimi doğrusal olduğu için, taşınan bilgiyi işlemenin akla uygun bir yolu doğrusal elemanlar kullanmak olarak düşünülebilir. Ancak bu noktada bazı sorunlar karşımıza çıkmaktadır. Bu sorunlardan en önemlisi fotonlar arasındaki etkileşimin çok az olmasıdır. Basitçe açıklamak gerekirse, klasik veya kuantum herhangi bir bilgi işleme sisteminin ölçeklenebilir olması için, bir bilgi taşıyıcının (yani bir fotonun) diğeriyle etkileşebilmesi gerekir. Burada “ölçeklenebilir” derken sistemin kapasitesinin yapılan eklemeler yoluyla arttırılabilmesi kastedilmektedir. Bunu sağlamanın yolu ise iki kübitli mantık kapılarının kullanılabilir olmasıdır, ki bunun için de iki bilgi taşıyıcısının birbiriyle etkileşebilmesi zorunludur. Bu tür bir etkileşim önceleri Kerr etkisi gibi ortamın kırılma indisini değiştiren doğrusal olmayan etkiler ile sağlanmaya çalışılsa da bu etkilerin yeterince güçlü olmaması nedeniyle bir başarı yakalanamamıştır.
Ancak 2000 yılında Knill, Laflamme ve Milburn tarafından yayımlanan bir makale bu soruna yaratıcı bir çözüm önererek doğrusal optik ile kuantum bilgi işleme üzerine araştırmaların önünü açtı. KLM protokolü isimli bu yöntem, iki yardımcı fotonun bilgi taşıyan ana foton ile girişim yaptıktan sonra ölçülmesine dayanmaktadır. Ölçüm sonucunun belirli bir değeri vermesi, ana fotonun manipülasyonunun başarılı bir şekilde gerçekleştirildiğini haber verir, ancak işlemin başarısız olması daha olasıdır. Dolayısıyla bu yöntem ile istenen işlem belirli bir olasılıkla gerçekleşmekte, ancak işlemin başarıyla gerçekleştiği yardımcı fotonlar ölçülerek anlaşılabilmektedir. Bu şekilde kısmi ölçüme dayalı işlemler sayesinde sisteme doğrusal olmayan etkiler eklenerek fotonlar arası etkileşim sağlanabilir. Bu protokolü kullanmanın en büyük dezavantajı ise işlem düşük bir olasılıkla gerçekleştiği için istenilen sonuca ulaşmanın yolunun çok sayıda deneme yapmaktan geçmesi ve bu nedenle de zaman ve kaynak açısından verimsiz olmasıdır, ancak bu durum uygun kuantum kodlama teknikleriyle iyileştirilebilmektedir.

2000 yılındaki bu devrim sonrasında doğrusal optikle kuantum bilgi işleme üzerine yapılan araştırmalar ivme kazandı. Bilginin bir fotona farklı yollarla kodlanabilmesi araştırmaların çeşitlenmesine ve farklı yaklaşımların ortaya çıkmasına neden oldu. İkili sistemde bilgiyi bir fotona kodlayabilmek için, fotonun iki farklı durumda olabilen bir özelliği belirlenip durumlardan birine <0| diğerine <1| hali atanır. Bu özellik polarizasyonun yatay ve dikey bileşenleri, fotonun izleyeceği iki farklı yol veya iki farklı frekans olarak belirlenebilir. Bundan sonra tüm tasarım belirlenen özelliğe göre yapılır. Bir optik kuantum mantık devresinin tasarımında üç temel kısım göz önüne alınır: fotonların üretilmesini ve sorunsuz bir şekilde devreye verilmesini sağlayan foton kaynağı, fotonlara bilgi yüklenmesini ve bu bilginin işlenmesini sağlayan esas devre kısmı ve işlenen bilginin ölçülmesini sağlayan detektör kısmı. Tüm bu kısımların optik masa üzerinde deney düzeneği şeklinde düzenlenmesi fazlasıyla karmaşık olacağı için genelde deneyler entegre devreler kullanılarak gerçekleştirilir, bu nedenle bu yazının devamında yalnızca entegre optik devreler göz önünde bulundurulacaktır.
Fotonlarla kuantum bilgi işleme yapabilmek için doğal olarak ilk yapılması gereken ışık kaynağından üretilen fotonları devreye verimli bir şekilde göndermektir. Kuantum özelliklerini gözlemleyebilmek için, günlük hayatta kullandığımız ışık kaynakları yerine fotonları teker teker üretmemize olanak sağlayan tek foton kaynakları kullanılır. Bu tür foton kaynaklarından en çok kullanılan ikisi parametrik foton çifti kaynağı (parametric photon-pair source) ile kuantum noktacık tek foton kaynağıdır (quantum dot single photon source). Özel olarak tasarlanmış dalga kılavuzu veya kovukları lazer yardımıyla uyararak bu yapılarda istenen frekansta fotonlar üretilmesine dayanan parametrik foton çifti kaynaklarının en büyük dezavantajı foton üretiminin çok düşük olasılıkla olmasıdır. Diğer yandan kuantum noktacıkların kullanımında ise temel problem aynı frekansta foton üretecek şekilde çok sayıda özdeş kuantum noktacığın üretiminin zor olmasıdır. Her iki yöntem için de dışarıdan lazer ile uyarılma zorunluluğu olduğu için, fotonlar devrenin diğer kısımlarına verilmeden önce bu lazer ışığının filtrelenmesi devrenin istenildiği gibi işlemesi bakımından önemlidir. Entegre optik devrelerde bunu başarmak için Bragg yansıtıcısı, halka rezonatör ve girişimölçer gibi elemanlar kullanılmaktadır.

Fotonlar başarılı bir şekilde üretilip devreye verildikten sonra sıra bu fotonları işlemeye gelir. Burada genellikle kullanılan en temel eleman Mach-Zehnder girişimölçeridir. Klasik optikteki işlevi iki koldan gelen ışığın girişimini sağlamak olan bu yapının kuantum bilgi işleme uygulamalarındaki önemi kollar arasına faz farkı eklenerek istenilen kuantum mantık kapısının oluşturulabilmesidir. Yazının başında bahsettiğim gibi kollardan birine güçlü elektrik alan uygulayarak kırılma indisini değiştirmeye, böylece de dalga fonksiyonundaki temel haller arasına faz farkı eklemeye dayanan doğrusal olmayan yöntemlerin yanında, birkaç Mach-Zehnder girişimölçeri kullanılıp KLM protokolü uygulanarak da bu faz farkı sağlanabilir. Bu yapının bazı parametrelerini değiştirerek ve onu birden fazla kez kullanarak birçok mantık kapısı hayata geçirilebilir. Bu da nihayetinde evrensel kuantum hesaplamanın, yani hesaplanabilir olan her şeyi kapasitesi çerçevesinde hesaplayabilen bilgisayarların üretiminin önünü açma anlamına gelmektedir.
Bilginin işlenmesinin ardından son adım olarak sonucun detektör yardımıyla okunması gerekir. Bu okuma işlemi için öne çıkan yapılar süperiletken nanotel tek foton detektörleridir (superconducting nanowire single-photon detectors). Dalga kılavuzlarıyla entegre edilebilen bu detektörlerin dezavantajı ise süperiletken özelliklerinin ortaya çıkabilmesi için çok düşük sıcaklıklarda çalışmalarının zorunlu olmasıdır. Çalışma sıcaklığını arttırmayı amaçlayan araştırmalar günümüzde devam etmektedir.
Sonuç olarak, kuantum bilgi işlemede doğrusal optik kullanımı henüz diğer yöntemler kadar ilgi görmese de gelecekte daha ön plana çıkabilme potansiyeli barındırmaktadır. Klasik veya kuantum fark etmeksizin diğer optik bilişim ve iletişim uygulamalarıyla kolay entegre olmaları ve fotonların yeterince uzun süre kuantum eş fazlılık özelliği sergileyebilmeleri kuantum hesaplama uygulamalarında doğrusal optik kullanımının başlıca avantajlarıdır. Yapılan araştırmalar sayesinde önümüzdeki süreçte bu avantajların somut uygulamalarda vücut bulması kaçınılmazdır.
Bu yazı Yalın Başay tarafından QTurkey için kaleme alınmıştır.
Kaynaklar ve İleri Okuma:
- https://en.wikipedia.org/wiki/Linear_optical_quantum_computing
- https://en.wikipedia.org/wiki/KLM_protocol
- Kok, P., Lovett, B. W., “Introduction to Optical Quantum Information Processing”, Cambridge University Press (2010).
- Wang, J., Sciarrino, F., Laing, A. et al., “Integrated photonic quantum Technologies”. Nat. Photonics (2019). https://doi.org/10.1038/s41566-019-0532-1
- Knill, E., Laflamme, R., Milburn, G., “A scheme for efficient quantum computation with linear optics”. Nature 409, 46–52 (2001). https://doi.org/10.1038/35051009
- Okamoto, R., O’Brien, J. L., Hofmann, H. F., Takeuchi, S., “Realization of a Knill-Laflamme-Milburn controlled-NOT photonic quantum circuit combining effective optical nonlinearities”. Proceedings of the National Academy of Sciences (2011). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1018839108
Thanks-a-mundo for the post.Thanks Again. Cool.
What’s Happening i’m new to this, I stumbled upon this I have found It absolutely useful andit has helped me out loads. I am hoping to contribute & assist other users like its aided me.Great job.
Really appreciate you sharing this blog post.Really looking forward to read more. Cool.
Wow! This blog looks just like my old one! It’s on a completely different subject butt it hhas pretty much the same layoutannd design. Great choice of colors!
Im thankful for the article post. Want more.
Hey, thanks for the article post. Great.
Fantastic article post.Really looking forward to read more. Want more.
Regards. Fantastic information! essay writer argumentative essay topics phd thesis search
Very good blog article.Much thanks again. Really Cool.
I’d need to test with you here. Which isn’t something I usually do! I get pleasure from studying a put up that will make people think. Additionally, thanks for permitting me to remark!
You suggested it really well! purpose of a thesis statement college application essay editing
I really enjoy the blog post.Really looking forward to read more. Fantastic.
Muchos Gracias for your article.Much thanks again. Will read on…
It’s in point of fact a great and helpful piece of info. I am satisfied that you just shared this useful info with us. Please keep us informed like this. Thank you for sharing.
Really appreciate you sharing this blog.Really looking forward to read more. Really Great.
I value the post.Really thank you!
Incredible quest there. What happened after?Take care!
I am pleased that I discovered this blog, exctly the right info thatI was looking for!
at home apartments apartments in westminster md willow run apartments
What’s up colleagues, its great piece of writing concerning tutoringand entirely defined, keepit up all the time.
Great, thanks for sharing this post.Really thank you!
I take pleasure in, lead to I found just what I used to be having a look for. You’ve ended my four day lengthy hunt! God Bless you man. Have a great day. Bye
Greetings! Incredibly helpful suggestions within this short article! It’s the very little adjustments that make the greatest modifications. Quite a few many thanks for sharing!
Great post.Really thank you! Really Great.
I enjoy what you guys are usually up too. This kind of clever work and exposure! Keep up the excellent works guys I’ve you guys to our blogroll.
Asking questions are really fastidious thing if you are not understandingsomething fully, but this article gives good understandingyet.
Whats up are using WordPress for your blog platform? I’m new to the blog world but I’m trying to get started and create my own. Do you require any coding knowledge to make your own blog? Any help would be really appreciated!
Thanks for the auspicious writeup. It if truth be told was a amusement account it. Look complicated to far delivered agreeable from you! By the way, how can we be in contact?
I do not even understand how I stopped up right here, but I thought this post was once good. I do not realize who you are but certainly you’re going to a famous blogger in case you aren’t already. Cheers!
wow, awesome blog article.Thanks Again. Awesome.
gcKzUh Really informative post.Really looking forward to read more. Really Cool.
Nice post. I was checking constantly this blog and I am impressed!Very useful information specially the last part 🙂 I care for such information much.I was seeking this particular information for a long time.Thank you and best of luck.
Aw, this was a very nice post. Taking the time and actual effort to create a really good article… but what can I say… I hesitate a whole lot and don’t seem to get nearly anything done.
Zxargw – research paper background Ctvgou lyempn
I do consider all the ideas you’ve presented on your post. They’re very convincing and will certainly work. Nonetheless, the posts are very short for starters. May just you please extend them a bit from next time? Thank you for the post.
amlodipine bradycardia blood pressure medication norvasc
Very informative blog.Thanks Again. Will read on…
Major thankies for the blog post.Really thank you! Cool.
Good day! This is my first visit to your blog! We are a team of volunteers and starting a new project in a community in the same niche. Your blog provided us valuable information to work on. You have done a marvellous job!
Thanks so much for the blog article.Really thank you! Really Cool.
Thanks for any other excellent post. Where else may anyone get that kind of info in such an ideal means of writing? I have a presentation next week, and I’m at the search for such info.
Heya are using WordPress for your blog platform?I’m new to the blog world but I’m trying to get started and set up my own. Doyou require any html coding knowledge to make your own blog?Any help would be greatly appreciated!
I loved your blog post.Really looking forward to read more.
I really like your writing style, great info , appreciate it for posting : D.
What’s Happening i am new to this, I stumbled upon this I’ve found It positively helpful and it has aided me out loads.I’m hoping to give a contribution & help different users like its aided me.Great job.
I cannot thank you enough for the post.Thanks Again. Much obliged.
I value the article.Really looking forward to read more. Cool.Loading…
Thanks for helping out, great information. «It does not do to dwell on dreams and forget to live.» by J. K. Rowling.
When some one searches for his required thing, therefore he/she needs to be available that in detail, thereforethat thing is maintained over here.
replicas hublot watches is considered the first of all carryout a carry out watch business..
Hello! This is my first visit to your blog! We are a team of volunteers and starting a new initiative in a community in the same niche. Your blog provided us useful information to work on. You have done an outstanding job.
slots games slots for real money free slots
Hello there! I just would like to offer you a huge thumbs up for the great information you’ve got here on this post. I am returning to your blog for more soon.
For this explanation, you can implement distinct levels ofresume privacy like public, limited, and private.
Very interesting info !Perfect just what I was looking for! “If you want to test your memory, try to recall what you were worrying about one year ago today.” by Rotarian.
essay writers needed need help to write a book essay on college
Thanks on your marvelous posting! I seriously enjoyed reading it, you can be a great author.I will always bookmark your blog and definitely will come back someday. I want to encourage one to continue your great writing, have a nice evening!
I cannot thank you enough for the blog article.Really thank you! Want more.
Fantastic article. Will read on…
Im grateful for the post.Thanks Again. Will read on…
Looking forward to reading more. Great blog.Really thank you! Really Great.
What’s up, all is going perfectly here and ofcourse every one is sharing facts, that’s actually fine, keep up writing.
Very interesting subject, regards for putting up.Feel free to visit my blog post … Lucy
Proven treatment for Erectile Dysfunction (ED). Safe, effective and affordable. Period.
Now I am going away to do my breakfast, after having my breakfastcoming again to read other news.Here is my blog post – Man Plus Male Enhancement Review
Oh my goodness! Impressive article dude! Thanks, However I am encountering issues with your RSS. I donít understand why I cannot join it. Is there anyone else having identical RSS issues? Anyone that knows the answer will you kindly respond? Thanx!!
บาคาร่าออนไลน์ ที่ สล็อตออนไลน์ เว็บนี้เด็ดจ่ายจริงๆ ท่านกล้ามาเล่นกับเรา ได้เงินเราก็กล้าจ่ายให้เต็มๆ ไม่อิดออด ไม่งอแง เล่นบาคาร่ากับเราสัญญาณชัดเจน ภาพสวยงาม มีกลุ่มของเหล่าเซียนที่กล้านำเล่นแล้วได้เงินจริงๆไปใช้กันเลย
fantastic submit, very informative. I ponder why the other experts of this sector don’t realize this. You must continue your writing. I am sure, you have a huge readers’ base already!
Aw, this was an exceptionally nice post. Finding the time and actual effort to make a top notch articleÖ but what can I sayÖ I put things off a whole lot and never manage to get nearly anything done.
I am so grateful for your blog article.Much thanks again. Keep writing.
I value the article.Thanks Again. Keep writing.
Have you ever heard of second life (sl for short). It is essentially a online game where you can do anything you want. SL is literally my second life (pun intended lol). If you would like to see more you can see these sl authors and blogs
I value the article. Much obliged.
It?s great that you are getting ideas from this piece of writing as well
There’s certainly a lot to know about this topic.I like all of the points you made.
Enjoyed every bit of your article. Keep writing.
Wow, great article.Much thanks again. Fantastic.
wow, awesome blog.Really looking forward to read more. Want more.
Looking forward to reading more. Great post. Awesome.
Major thanks for the blog post.Much thanks again. Much obliged.
I really enjoy the post.Really looking forward to read more. Much obliged.
whoah this blog is wonderful i like reading your posts. Stay up the great paintings! You recognize, lots of persons are searching round for this information, you could help them greatly.
There is obviously a bundle to identify about this. I suppose you made various good points in features also.
It’s fantastic that you are getting thoughts from this article aswell as from our discussion made at this time.My blog post … เว็บแทงบอลออนไลน์
Enjoyed every bit of your post. Really Great.
diflucan medicine diflucan generic treating systemic yeast with diflucan how long for diflucan to work for yeast infection
ivermectin lice – stromectol usa ivermectin otc
I really enjoy the article.Really looking forward to read more. Much obliged.
I love reading through an article that can make people think. Also, thank you for allowing for me to comment!
Looking forward to reading more. Great post.Really thank you! Will read on…
A round of applause for your post.Thanks Again. Awesome.
There’s definately a lot to find out about this topic. I love all the points you have made.
Thanks, I’ve just been searching for info about this subject for a while and yours is the greatest I have found out so far. But, what about the conclusion? Are you certain concerning the supply?
Deference to article author, some superb entropy.
No se puede cerrar sesión en apple inc. en tu Nokia, iPad o Mac? probablemente por lo tanto de eso
wow, awesome article post.Really looking forward to read more. Much obliged.
Thanks for sharing this good write-up. Very inspiring! (as always, btw)
Fantastic blog post.Really looking forward to read more. Want more.
Great, thanks for sharing this article post.Thanks Again. Want more.
Very neat article post.Thanks Again. Want more.
I think this is a real great blog.Really thank you! Want more.
Enjoyed every bit of your article.Much thanks again. Will read on…
You should be a part of a contest for one of the most useful blogs on the net. I’m going to recommend this blog!
Im thankful for the blog post.Much thanks again. Really Cool.
Major thanks for the blog post.Much thanks again.
Hello my loved one! I wish to say that this article is awesome, great written and include approximately all vital infos. I?¦d like to look more posts like this .
Live Chat On Website.
Thank you ever so for you blog.Really looking forward to read more. Much obliged.
Enjoyed every bit of your blog.Really thank you! Want more.
An interesting discussion is definitely worth comment. I think that you ought to write more on this issue, it may not be a taboo subject but generally folks don’t talk about such issues. To the next! Kind regards!!
buy viagra online
Hello, Neat post. There’s an issue together with your website
in web explorer, would test this? IE still is the marketplace leader and a large portion of people
will omit your magnificent writing because of this problem.
Howdy would you mind letting me know which hosting company
you’re using? I’ve loaded your blog in 3 different web browsers and I must say this blog loads a
lot faster then most. Can you suggest a good web hosting provider at a fair price?
Kudos, I appreciate it!
buy viagra online
This is one awesome article.Thanks Again. Much obliged.
buy viagra online
I am not positive where you’re getting your info, however great
topic. I must spend a while finding out more or
working out more. Thanks for wonderful information I used to be searching for this information for my mission.
Online poker
Im obliged for the blog post. Really Cool.
buy viagra online
Hi there would you mind letting me know which web host you’re working
with? I’ve loaded your blog in 3 completely different internet browsers and I must say this blog loads a lot faster then most.
Can you recommend a good hosting provider at a fair price?
Cheers, I appreciate it!
What’s Going down i’m new to this, I stumbled upon this I have
discovered It positively useful and it has helped me out loads.
I hope to give a contribution & aid different users like its
helped me. Great job.
Thank you ever so for you blog post.Much thanks again. Much obliged.
It’s great that you are getting thoughts from this paragraph as well as from our discussion made
at this place.
I loved your article post.Really looking forward to read more. Really Great.
Woah! I’m really loving the template/theme of this site.
It’s simple, yet effective. A lot of times it’s hard to get that “perfect balance” between user friendliness and visual appeal.
I must say you’ve done a great job with this.
In addition, the blog loads extremely fast for me on Opera.
Exceptional Blog!
دیگ سندبلاست
دیگ سندبلاست یک نوع دیگ صنعتی است که برای
تمیز کردن سطوح فلزی با استفاده از فشار بالای هوا و
مواد جارو کننده مانند ماسه و یا ترکیبات شنی و شیشهای، استفاده میشود.
این دیگها در بسیاری از صنایع استفاده میشوند، از جمله در صنایع نفت
و گاز، صنایع شیمیایی، خودروسازی و ساختمان سازی.
دیگ سندبلاست چیست ؟
دیگ سندبلاست ظرفی است که برای نگهداری مواد سست و ساینده مورد استفاده
در عملیات سندبلاست طراحی شده است.
بیشتر آنها برای استفاده به عنوان واحدهای افزودنی در سیستم های هوای
فشرده موجود طراحی شده اند.
این دیگ جزء اصلی یک سیستم سندبلاست است که شن
یا ماسه در هنگام نیاز به سایش کنترل کرده و
نگه می دارد.
در فرایند دیگ سندبلاست، مواد جارو کننده با فشار بالا به سطح فلزی پاشیده میشوند تا لایههای زنگ زدگی، رسوبات و دیگر آلودگیها را از سطح فلزی
یا چوبی حذف کنند. این فرایند، به عنوان یک روش تمیز
کردن قوی و موثر شناخته میشود، اما باید مواد جارو کننده را با دقت و با توجه به نوع سطح فلزی
یا سطح مورد استفاده، انتخاب کرد
تا به آسیب رساندن به سطح فلزی جلوگیری شود.
علاوه بر تمیز کردن سطح فلزی، دیگ
سند بلاست همچنین به عنوان یک روش برای آماده
سازی سطح برای فرآیندهای پوشش
دهی نیز استفاده میشود. در این
حالت، سطح فلزی با دیگر مواد شیمیایی پوشش دهی میشود، به منظور جلوگیری از زنگ زدگی و سایر
آسیبهای ناشی از عوامل خارجی استفاده میشوند .دیگ سند بلاست یک فرایند پر هزینه است و
نیاز به تجهیزات خاصی دارد. همچنین برای استفاده از این روش باید از افراد متخصص و مجرب
در این زمینه استفاده کرد تا خطرات مرتبط با استفاده از
دیگ سند بلاست را کاهش دهند
penis enlargement
Really informative blog article.Thanks Again. Much obliged.
Online poker
Awesome blog article.Really looking forward to read more. Great.
I cannot thank you enough for the blog.Really thank you! Keep writing.
I have read a few good stuff here. Certainly price bookmarking for revisiting.
I wonder how so much attempt you set to make this kind of excellent informative web site.
Online poker
Muchos Gracias for your article.Much thanks again. Awesome.
Hey there are using WordPress for your blog platform?
I’m new to the blog world but I’m trying to get started and
create my own. Do you need any html coding knowledge to make your own blog?
Any help would be greatly appreciated!
buy viagra online
watch porn video