Seul Temel Bilimler Enstitüsü’nden Andreas Heinrich ve ekibi, değiştirilmiş bir taramalı tünelleme mikroskobu kullanarak manganez oksit filmi üzerinde tek titanyum atomlarından ilkel bir kuantum bilgisayar inşa etti. Bu yaklaşımla, örneğin Google veya IBM’inkiler gibi mevcut kuantum çipleriyle ciddi rekabeti temsil eden yeni kuantum donanımları oluşturmak mümkün değildir. Ancak teknik açıdan yöntem oldukça etkileyici ve moleküllerin kuantum özelliklerini incelemek için kullanılabilir. Araştırmacılar, teknik detayları “Science” dergisindeki güncel bir makalede anlatıyorlar.
Duyuru
Titanyum atomlarıyla deneyler
Kübit oluşturmak için iki durumlu kuantum mekanik sistemlere ihtiyaç vardır. Heinrich ve meslektaşları titanyum elektronlarının dönüşlerini kübit olarak kullandılar. Elektronların dönüşleri veya kuantum açısal momentumları iki farklı yönelime sahip olabilir. Manyetik alanda spinlerin enerji seviyeleri bölünür. Uygun frekansta mikrodalgalar yayarsanız iki durum arasında kuantum geçişine neden olabilirsiniz. Bu durumda manyetik alan, taramalı tünelleme mikroskobunun (STM) ucundaki küçük bir mıknatıs ve titanyum atomlarına oldukça yakın konumlandırılan demir atomları tarafından sağlanıyordu.
Araştırmacılar şimdi STM’nin ucunu kullanarak üç titanyum atomunu bir araya getirerek yüzeyde spinlerin birbirini etkileyebileceği kadar yakın bir üçgen oluşturdular. İki titanyum atomunun yanında minik mıknatıslara benzeyen demir atomları vardı. Manyetik malzemeli STM ucu, “sensör kubiti” görevi gören üçüncü titanyum atomunun üstüne yerleştirildi.
Araştırmacılar, STM’nin ucundan yayılan mikrodalga darbelerini kullanarak titanyum atomlarından birindeki tek bir elektronun dönüşünü kontrol edebildiler. Darbe frekanslarını buna göre ayarlayarak, spininin diğer iki titanyum atomunun spinleriyle etkileşime girmesini de başardılar. Dönme enerjisi seviyelerinin nasıl işgal edildiği, STM’nin ucundaki mevcut tünelleme ile görülebilir. STM ile spin rezonans tekniği Alman araştırma grupları tarafından da kullanılmaktadır.
100 qubit’e kadar genişletilebilir
Heinrich ve meslektaşları artık ilk kez diğer şeylerin yanı sıra CNOT geçidi olarak adlandırılan kapıyı da gösterebildiler. Okunacak kübitin dönüş durumu, okunacak kübit 1 durumunda olduğunda değişir.
Prensip olarak elbette böyle bir yüzey üzerinde daha da fazla atom düzenlenebilir: Mikrodalga darbelerinin aralığı, iki kübitten önemli ölçüde daha fazlasının birbiriyle iç içe geçebilmesi için yeterli olmalıdır. Heinrich ve meslektaşları, teknolojiyi 100 kübite kadar genişletmenin “nispeten kolay” olması gerektiğine inanıyor. Ancak ardışık birden fazla kuantum işlemini ve dolayısıyla karmaşık kuantum algoritmalarını gerçekleştirebilmek için kübitlerin kararlılığının da iyileştirilmesi gerekir.
(batı)
Haberin Sonu
Duyuru
Titanyum atomlarıyla deneyler
Kübit oluşturmak için iki durumlu kuantum mekanik sistemlere ihtiyaç vardır. Heinrich ve meslektaşları titanyum elektronlarının dönüşlerini kübit olarak kullandılar. Elektronların dönüşleri veya kuantum açısal momentumları iki farklı yönelime sahip olabilir. Manyetik alanda spinlerin enerji seviyeleri bölünür. Uygun frekansta mikrodalgalar yayarsanız iki durum arasında kuantum geçişine neden olabilirsiniz. Bu durumda manyetik alan, taramalı tünelleme mikroskobunun (STM) ucundaki küçük bir mıknatıs ve titanyum atomlarına oldukça yakın konumlandırılan demir atomları tarafından sağlanıyordu.
Araştırmacılar şimdi STM’nin ucunu kullanarak üç titanyum atomunu bir araya getirerek yüzeyde spinlerin birbirini etkileyebileceği kadar yakın bir üçgen oluşturdular. İki titanyum atomunun yanında minik mıknatıslara benzeyen demir atomları vardı. Manyetik malzemeli STM ucu, “sensör kubiti” görevi gören üçüncü titanyum atomunun üstüne yerleştirildi.
Araştırmacılar, STM’nin ucundan yayılan mikrodalga darbelerini kullanarak titanyum atomlarından birindeki tek bir elektronun dönüşünü kontrol edebildiler. Darbe frekanslarını buna göre ayarlayarak, spininin diğer iki titanyum atomunun spinleriyle etkileşime girmesini de başardılar. Dönme enerjisi seviyelerinin nasıl işgal edildiği, STM’nin ucundaki mevcut tünelleme ile görülebilir. STM ile spin rezonans tekniği Alman araştırma grupları tarafından da kullanılmaktadır.
100 qubit’e kadar genişletilebilir
Heinrich ve meslektaşları artık ilk kez diğer şeylerin yanı sıra CNOT geçidi olarak adlandırılan kapıyı da gösterebildiler. Okunacak kübitin dönüş durumu, okunacak kübit 1 durumunda olduğunda değişir.
Prensip olarak elbette böyle bir yüzey üzerinde daha da fazla atom düzenlenebilir: Mikrodalga darbelerinin aralığı, iki kübitten önemli ölçüde daha fazlasının birbiriyle iç içe geçebilmesi için yeterli olmalıdır. Heinrich ve meslektaşları, teknolojiyi 100 kübite kadar genişletmenin “nispeten kolay” olması gerektiğine inanıyor. Ancak ardışık birden fazla kuantum işlemini ve dolayısıyla karmaşık kuantum algoritmalarını gerçekleştirebilmek için kübitlerin kararlılığının da iyileştirilmesi gerekir.
(batı)
Haberin Sonu