Page 30 - LabMedya - 61

30 TEKNOLOJİ www .labmedy a.c om

SİLİKON KUANTUM ÇİPLERDE UZAK

MESAFEDEN İLETİŞİM

DÜŞÜNÜN Kİ YALNIZCA KAPI KOMŞUNUZLA İLETİŞİM KURABİLİYORSUNUZ; KARŞI BİNADAKİ
ARKADAŞINIZA İLETECEĞİNİZ UFAK BİR MESAJIN BİLE KAPI KAPI DOLAŞMASI GEREKİYOR.

İşte, çok daha düşük maliyetli ve geniş tek bir elektrondan oluşuyor. Elektronların
kapsamlı kullanım potansiyeli sunan silikon kuantum özelliklerinden biri olan “spin”,
kuantum bilgisayarlarında donanımlar -tıpkı bir pusula iğnesinin kuzey veya
bugüne kadar bu şekilde çalışıyordu. Ancak güneyi göstermesi gibi-, yukarı (kendi
Princeton Üniversitesinden bir ekip, bu ekseninde saat yönünde) veya aşağı
sınırlamayı ortadan kaldıran bir çalışmaya (saat yönünün tersine) dönmesi anlamına
imza attı. Böylece bir yonga içinde geliyor. Araştırmacılar elektronu bir
birbirinden (görece) uzak yerleştirilmiş olan mikrodalga alana maruz bırakarak kübite
silikon “spin” kübitler (yani kuantum işlem 1 veya 0 kuantum değeri atayabiliyorlar.
bileşenleri) arasında uzaktan etkileşim Araştırmacılara göre bu spinlerin içinde
sağlanmış oldu. bulunduğu cihazlardan çok daha büyük
mesafelerle ayrılmış silikon bileşenler
Araştırmayı yürüten ekibin başında, arasında gerçekleşmiş ilk dolanıklık.
üniversitenin fizik profesörlerinden Jason Zira kısa süre öncesine kadar bunun
Petta bulunuyor. Petta, “Bir silikon çip mümkün olup olmadığı bile tartışılıyordu;
üzerinde bu mesafeden mesaj iletimi çünkü spinleri mikrodalga ile bağlamak
yapabilmek, kuantum donanımları için, silikon tabanlı cihazlarda gürültü
açısından yeni olanaklar anlamına gelir. sinyallerinin neden olduğu etkileri
Nihai amaç, çok daha karmaşık işlemleri engellemek gerekiyordu.
gerçekleştirebilmek için birden fazla
kuantum bitini (kübiti) iki boyutlu bir ızgara Princeton Üniversitesinden Prof. Jason Petta ve ekibi, silikon tabanlı kübitler arasında uzak Çalışma, silikon kübitler arasındaki
üzerine dizebilmek. Uzun dönemde bu mesafeden bilgi iletimini mümkün kılan bir yöntem geliştirdi. bağlantıların esneklik sınırları ve
çalışma, hem bir çip üzerinde bulunan Bunu gerçekleştirmek için Princeton kübitlerin ve fotonun “aynı dili konuşması” gelecekteki kuantum mikroçiplerin
kübitler arasındaki iletişimi, hem de iki ekibi (tıpkı fiber-optik kabloların internet için üç unsurun titreşimi de aynı frekansa geometrik yerleşimleri açısından önemli
kübit arasındaki bilgi akışını daha verimli sinyali taşıdığı gibi), ışık taşıyan “kablolar” ayarlandı. Ekip, aradaki foton bağlantısını olasılıklar ortaya koyuyor. Petta’nın
hale getirmeye yardımcı olabilir”diyor. ile kübitleri birbirine bağladı. Ancak koruyarak her iki kübiti birbirinden ekibi, kübitler ve fotonlar arasında bilgi
Kuantum bilgisayarları, günümüzde bu durumda kablo aslında tek bir ışık bağımsız olarak ayarlayabildi. Daha önceki aktarımı konusunda 2010 yılından bu
kullandığımız cihazların çok ötesinde parçacığı, yani bir foton taşıyan ve mesajı çalışmada cihazın mimarisi yalnızca bir yana önemli gelişmelere imza attı: 2010
yeteneklere ve potansiyele sahip; çok bir kübitten yandaki kübite aktaran bir kübitin foton ile bağlantı kurabilmesine yılındaki çalışmada ekip, tek bir elektronu
büyük sayıların üslerini kısa sürede girintiden ibaret. Çalışmada iki kübit olanak tanıyordu. bir kuantum kuyusuna hapsetmenin
hesaplamak gibi. Bir kuantum biti, ya birbirinden yaklaşık yarım santimetre Makalenin birinci yazarı olan yüksek lisans mümkün olduğunu kanıtlamıştı. 2012
da kübit, klasik bilgisayarın kullandığı yılında yayımladıkları çalışmada kuantum
bitlere göre çok daha fazla bilgi bilginin elektron spinlerden nano-kablolar
işleyebiliyor; çünkü bir bit yalnızca 0 veya aracılığı ile mikrodalga frekanslı fotonlara
1 değerlerinden birini alabilirken kübitler 0 aktarılabildiğini, 2016’da ise silikon tabanlı
ve 1 arasındaki birçok değeri, hem de aynı bir yüklü kübitte bulunan bilgiyi fotona
anda, temsil edebiliyor. aktarabildiklerini gösterdiler. 2017’de
Science’da yayımlanan makalede ekip,
Ancak bu bilgisayarların gücünden kübitlerde en yakın komşu ile bilgi alışverişi
yararlanabilmek için on binlerce kübitin yapıldığını gösterdi. 2018 yılında ise silikon
birbirleri ile iletişim kurması gerekli. spin kübitlerin foton ile bilgi alışverişinde
Google, IBM, Intel ve diğer firmaların bulunabildiğini kanıtladı.
mevcut prototipleri, süper-iletken devreler
kullanan bir teknoloji ile üretilmiş kübitlerle Stanford Üniversitesi Elektrik mühendisliği
çalışıyor. Ancak teknoloji konusunda bölümü profesörlerinden Jelena Vuckovic
ileriyi görenler, uzun vadede silikon bu çalışmada yer almamasına rağmen;
tabanlı kübitlerin daha verimli olacağını “Uzak mesafeler arası kübit etkileşimi,
düşünüyor. Silikon spin kübitler, süper- modüler kuantum bilgisayarları ve kuantum
iletken kübitlere göre bazı açılardan daha ağları gibi kuantum teknolojileri açısından
avantajlı. Örneğin, kuantum durumlarını son derece yaşamsal bir gelişme. Jason
(kuantum özelliklerini) diğerlerinden daha Petta ve ekibinin imzasını taşıyan heyecan
uzun süre koruyabiliyorlar. Ayrıca günümüz Kübit, silikon bir yonganın (gri) altına hapsedilmiş tek bir elektrondan oluşuyor. Silikonun verici sonuçlar da, 4 milimetreden daha
bilgisayarlarında zaten silikon kullanılıyor üzerindeki yeşil, pembe ve mor kablolar üzerinden kübite sabit voltajlar uygulanıyor. uzak mesafedeki iki elektron spini
olması, düşük üretim maliyetini garantiliyor. Mor plaka, elektronik girişim sinyallerini azaltarak kübitin kuantum bilgisini yitirmesini arasında gerçekleşen iletişimi gösterdiği
Silikon tabanlı kübitlerin üretiminde engelliyor. Kablolara uygulanan voltajlar değiştirilerek DQD içinde tek bir elektron için, bu amaç doğrultusunda önemli
yaşanan en büyük zorluk, bunların hapsediliyor ve enerjisi ayarlanarak barındırdığı bilgiyi yanındaki fotona aktarması bir kilometre taşı niteliğinde. Ayrıca bu
çok ufak olması ve tek bir elektrondan sağlanıyor. kuantum devresini meydana getirmek için
üretilmesi. Dolayısıyla kübitler arasında ekip, silikon ve germanyum kullandı; bu
yapılacak kablolama (ya da herhangi bir uzaklıkta konumlandırıldı (gerçekte bu öğrencisi Felix Borjans, “Yonganın her iki materyaller yarıiletken endüstrisinde son
donanımsal bağlantı), çözülmesi gereken aralık ancak bir pirinç tanesinin sığabileceği tarafında kübitlerin enerjilerini foton enerjisi derece yaygın olarak üretilmekte” diyor.
en önemli sorunlardan biri. Bu nedenle kadar olsa da; bu kübitleri binalar olarak ile dengeleyerek üç unsurun da birbiri ile
Jason Petta’nın ekibi spin kübitlerin düşünseydik, iki kübit arasında 1200 konuşabilmesini sağlamanız gerekli. İşin Kaynak: https://popsci.com.tr/silikon-kuantum-
uzak mesafeden bağlantı kurabildiklerini kilometre mesafe olacaktı. Yani bahsi geçen gerçekten en zor kısmı da bu oldu” diyor. ciplerde-uzak-mesafeden-iletisim/
ispatlayarak bu alanda büyük bir adım mesafe, kübitler söz konusu olduğunda Her kübit, “çift kuantum nokta” (DQD) adı
atmış oldu. hayli uzak). Bir sonraki adımda ise verilen ufak bir odacığın içine hapsedilmiş