Kuantum Ağı Atomları Rekor 10 Saniye Boyunca Dolanık Tuttu.

Oxford Üniversitesi bilim insanları, stronsiyum ve kalsiyum adlı iki farklı atom kullanarak bir kuantum ağı geliştirdi ve 10 saniyelik bir dolanıklık süresi rekoru kırdı. Bu başarı, dağıtık kuantum hesaplama ağlarının geliştirilmesinde kritik öneme sahip olan, atomlar arasındaki dolanıklık sürelerini daha da uzatma yolunu açıyor.

Kuantum fiziğinde en umut verici gelişmelerden biri, kuantum hesaplama teknolojilerinin geliştirilmesidir. Kuantum bilgisayarlar bilgiyi saklamak ve işlemek için kuantum bitleri (qubit) kullanır. Sadece 0 ya da 1 değerlerini saklayabilen klasik bitlerin aksine, kuantum bitleri 0 ile 1 arasındaki birden fazla değeri saklayabilir ve bunları bilgi işlemede aynı anda kullanabilir.

Böylece kuantum bitleri, büyük veri miktarlarını işlemek için üstel bir yaklaşım sunar; bu da bugün en hızlı süperbilgisayarların çözmesi on yıllar alabilecek sorunlarla başa çıkmaya yardımcı olabilir. Kuantum bilgisayarlar dolayısıyla hesaplamanın bir sonraki sınırı olarak görülüyor. Ancak ölçeklenebilir kuantum hesaplamanın kritik bir bileşeni kuantum dolanıklığıdır.

Dolanıklık neden önemli?

Kuantum biti birden fazla değeri aynı anda saklayabilse de, gerçek faydası birden fazla diğer kuantum bitiyle bağlantılı olmasıyla yatar; bu da eşzamanlı olarak çok sayıda korelasyonun araştırılmasını sağlar. Bu yalnızca bir kuantum bitinin başka bir kuantum bitiyle dolanık olması durumunda mümkündür, yani biri diğerinin durumunu belirler; fiziksel olarak bağlı olmasalar bile.

Dolanıklık aynı zamanda çok kübitli mantık kapıları oluşturmaya yardımcı olarak kuantum bitlerinin, doğal olarak daha izole olan standart birimlerden daha dinamik etkileşmesini sağlar. Ayrıca kuantum bilgisayarların hesaplamalarında daha karmaşık veri yapılarıyla başa çıkmasına ve dünyanın gördüğü en zor sorunlardan bazılarını çözmesine olanak tanır.

En önemlisi dolanıklık, kuantum teleportasyonuna ve farklı kuantum işlemcilerin kuantum bitlerini gerçekten paylaşmadan bilgi paylaşmasına olanak tanır. Bu da dağıtık bir kuantum altyapısının inşasını kolaylaştırarak kuantum hesaplama yeteneklerinin ölçekli biçimde kurulmasına yardımcı olur.

Oxford araştırmaları nasıl yardımcı olacak?

Araştırmacılar deneylerinde stronsiyum ve kalsiyum atomlarını kullanıp her birini iki farklı konuma yerleştirdi. Işık stronsiyum atomlarını birbirine bağlarken, ekip yerel işlemler kullanarak kuantum dolanıklığını kalsiyum atomlarına da yaydı ve dört atomu da içeren paylaşımlı bir kuantum durumu oluşturdu.

Araştırmacıların bu kurulumda kalsiyum kullanmasının nedeni, stronsiyuma göre manyetik gürültüye daha az duyarlı olması ve kuantum durumunu çok daha uzun süre korumak için kullanılabiliyor olmasıdır.

“Farklı atom tipleri kuantum uygulamaları için farklı avantaj ve dezavantajlar sunar,” dedi Oxford araştırmacısı Dougal Main, bir basın açıklamasında. “Kuantum bilgisayarınızda birden fazla atom türünün bulunması, her birinin en iyi yönlerinden yararlanmanızı sağlar.”

Araştırmacılar, farklı atomların kullanımının avantajını, aynı atom kümesiyle elde edilen birkaç milisaniyelik sürenin aksine 10 saniye boyunca kuantum dolanıklığını koruyarak gösterdi.

“Bu, gelecekteki kuantum ağlarının, birkaç uzak atomun aynı kuantum durumunu paylaşması ve koruması gereken görevler için yararlı olmasını sağlayabilir,” dedi bu çalışmaya katılan Oxford Üniversitesi araştırmacısı Gabriel Araneda, bir basın açıklamasında.

“Buna kuantum hesaplama, uzak konumlarda yapılan daha hassas ölçümler ve farklı türdeki atom saatlerinin karşılaştırmaları dahil olabilir.”

Araştırmacılar bulgularını Physical Review Letters dergisinde yayımladı.