Sonsuz Ark/ Evrensel Çerçeveye Yolculuk
"Bilim insanları kuantum hesaplamada Schrödinger'in kedisini bir antimon atomu ile uygulayarak hata düzeltme yeteneklerini artırdı ve kuantum hesaplamaları daha kararlı ve ölçeklenebilir hale getirdi."
Schrödinger’s Quantum Cat Awakens to Revolutionize Computing
Çığır açan bir deneyde UNSW araştırmacıları, kuantum hesaplamalarını geliştirmek için bir antimon atomu kullanarak Schrödinger'in kedisi konseptini başarıyla uyguladı.
Kuantum Cheshire Kedisi Parçacık Fiziği Sanat Konsepti. Kaynak: SciTechDaily.com
Bu yöntem, kuantum veri işleme ve hata düzeltmenin güvenilirliğini önemli ölçüde artırarak pratik kuantum hesaplamanın ortaya çıkışını potansiyel olarak hızlandırır.
Schrödinger'in Kedisi Üzerinden Kuantum Mekaniğini Anlamak
UNSW mühendisleri ünlü bir kuantum düşünce deneyini gerçek dünyaya taşıyarak kuantum hesaplamaları için çığır açan ve daha güvenilir bir yöntem sundu. Araştırmaları, işlevsel kuantum bilgisayarların üretilmesinde büyük bir engel olan kuantum hata düzeltme konusunu ele alıyor.
Kuantum mekaniği yüzyılı aşkın bir süredir bilim insanlarını ve filozofları şaşırtıyor. En ikonik düşünce deneyleri arasında, bir kedinin kaderinin - canlı ya da ölü - radyoaktif bir atomun bozunmasına bağlı olduğu “Schrödinger'in kedisi” vardır.
Kuantum dünyasında, gözlemlenmediği sürece, atom bir süperpozisyonda bulunur - aynı anda hem bozunmuş hem de bozunmamış birden fazla durumda. Bu tuhaf ilke, kedinin de aynı anda hem canlı hem de ölü olduğunu ima ederek kuantum mekaniğinin garip ikiliğini vurguluyor.
Nature Physics dergisinde bugün (14 Ocak) yayınlanan araştırmayı yürüten ekibin lideri UNSW Profesörü Andrea Morello, “Hiç kimse aynı anda hem ölü hem de canlı olan gerçek bir kedi görmedi, ancak insanlar Schrödinger'in kedisi metaforunu büyük miktarda farklılık gösteren kuantum durumlarının süperpozisyonunu tanımlamak için kullanıyor” diyor.
Kanepedeki Kedi
Bu metaforik kedinin yedi canı var. Kaynak: UNSW Sydney
Antimon ile Kuantum Hesaplamada İlerleme
Morello'nun ekibi bu araştırma için standart 'kübit'lerden ya da kuantum yapı taşlarından çok daha karmaşık olan bir antimon atomu kullandı.
Makalenin başyazarı Xi Yu, “Bizim araştırmamızda ‘kedi’ bir antimon atomudur” diyor.
“Antimon, büyük bir nükleer spine, yani büyük bir manyetik dipole sahip olan ağır bir atomdur. Antimonun spini sadece iki yerine sekiz farklı yön alabilir. Bu çok fazla görünmeyebilir ama aslında sistemin davranışını tamamen değiştirir. Antimon spininin zıt yönlere işaret eden bir süperpozisyonu sadece 'yukarı' ve 'aşağı' süperpozisyonu değildir, çünkü süperpozisyonun iki kolunu ayıran birden fazla kuantum durumu vardır.”
Bu durum, temel yapı taşı olarak atomun nükleer spinini kullanarak bir kuantum bilgisayarı inşa etmeye çalışan bilim insanları için derin sonuçlar doğuruyor.
Metaforik Kedi Araştırma Ekibi
Soldan sağa: UNSW araştırmacıları Benjamin Wilhelm, Xi Yu, Prof Andrea Morello, Dr. Danielle Holmes.
Kaynak: UNSW Sydney
“Normalde insanlar kuantum bilgisinin temel birimi olarak sadece iki kuantum durumuyla tanımlanan bir nesne olan kuantum biti ya da 'kubit' kullanırlar” diyor yazarlardan Benjamin Wilhelm.
“Eğer kübit bir spin ise, 'spin aşağı' durumuna '0', 'spin yukarı' durumuna ise '1' diyebiliriz. Ancak spinin yönü aniden değişirse, hemen mantıksal bir hata yapmış oluruz: 0, tek seferde 1'e dönüşür ya da tam tersi olur. Kuantum bilgisinin bu kadar kırılgan olmasının nedeni budur.”
Ancak sekiz farklı spin yönüne sahip antimon atomunda, '0' 'ölü kedi' ve '1' 'canlı kedi' olarak kodlanırsa, tek bir hata kuantum kodunu karıştırmak için yeterli değildir.
“Atasözünün dediği gibi, bir kedinin dokuz canı vardır. Küçük bir çizik onu öldürmek için yeterli değildir. Bizim metaforik 'kedimizin' yedi canı vardır: '0'ı '1'e dönüştürmek için art arda yedi hata gerekir! Bu, antimon spin durumlarının zıt yönlerde süperpozisyonunun 'makroskopik' olduğu anlamdır - çünkü daha büyük bir ölçekte gerçekleşiyor ve bir Schrödinger kedisini gerçekleştiriyor,” diye açıklıyor Yu.
Kuantum Hata Düzeltme ve Ölçeklenebilir Teknoloji
Antimon kedisi, bilgisayarlarımızda ve cep telefonlarımızda bulunanlara benzer, ancak tek bir atomun kuantum durumuna erişim sağlayacak şekilde uyarlanmış bir silikon kuantum çipinin içine yerleştirilmiştir. Çip UNSW'den Dr. Danielle Holmes tarafından üretilirken, antimon atomu Melbourne Üniversitesi'ndeki meslektaşları tarafından çipe yerleştirildi.
Dr. Holmes, “Atomik ‘Schrödinger kedisini’ bir silikon çipin içinde barındırarak, onun kuantum durumu ya da isterseniz yaşamı ve ölümü üzerinde mükemmel bir kontrol elde ediyoruz” diyor.
“Dahası, 'kediyi' silikonda barındırmak, uzun vadede bu teknolojinin, bugün sahip olduğumuz bilgisayar çiplerini inşa etmek için benimsediğimiz yöntemlere benzer yöntemler kullanılarak ölçeklendirilebileceği anlamına geliyor.”
Mustafa Tamer, 26.02.2025, Sonsuz Ark, Çeviri, Bilim ve Teknoloji, Aklın Merdivenleri
Referans: “Schrödinger cat states of a nuclear spin qudit in silicon” Xi Yu, Benjamin Wilhelm, Danielle Holmes, Arjen Vaartjes, Daniel Schwienbacher, Martin Nurizzo, Anders Kringhøj, Mark R. van Blankenstein, Alexander M. Jakob, Pragati Gupta, Fay E. Hudson, Kohei M. Itoh, Riley J. Murray, Robin Blume-Kohout, Thaddeus D. Ladd, Namit Anand, Andrew S. Dzurak, Barry C. Sanders, David N. Jamieson ve Andrea Morello, 14 Ocak 2025, Nature Physics. DOI: 10.1038/s41567-024-02745-0
- Sonsuz Ark'ta yayınlanan yazılardan yazarları sorumludur.
- Sonsuz Ark linki verilerek kısmen alıntı yapılabilir.
- Sonsuz Ark yayınları Sonsuz Ark manifestosuna aykırı yayın yapan sitelerde yayınlanamaz.
- Sonsuz Ark Yayınlarının Kullanımına İlişkin Önemli Duyuru için lütfen tıklayınız.