NTU Singapur’daki araştırmacılar, kuantum bilgisayar bileşenlerini 1.000 kat küçültmeyi başaran devrim niteliğinde bir yöntem geliştirdi. Bu buluş, kuantum teknolojileri için daha basit ve kompakt düzenekler oluşturulmasını sağlayarak, iklim bilimi ve ilaç geliştirme gibi çeşitli alanlarda büyük değişiklikler yaratabilir.
Kuantum Bilgisayarlarda Büyük İlerleme
Araştırmacılar, kuantum bilgisayarlarının temel bileşenlerini çok daha küçük hale getirecek bir keşif yaptı. Bu, kuantum bilgisayarlarını daha kompakt ve daha az ekipman gerektiren hale getirebilir. Günümüzde geliştirilen bazı kuantum bilgisayarlar, kuantum fiziğinde “dolanık” olarak bilinen çiftler halinde bağlı ışık parçacıklarını, yani fotonları kullanıyor. Ancak bu fotonları üretmek için milimetre kalınlığında kristaller ve optik ekipmanlar gerekmekteydi. Bu yaklaşımın dezavantajı ise bu kristallerin bir bilgisayar çipine entegre edilemeyecek kadar büyük olmasıydı.
NTU Singapur’dan bilim insanları, sadece 1.2 mikrometre kalınlığında (bir saç telinin yaklaşık 80 katı daha ince) malzemeler kullanarak bağlı foton çiftleri üretmenin yolunu buldular. Üstelik bunu, foton çiftlerinin bağlantısını korumak için ek optik ekipman gerektirmeden başardılar. Araştırma ekibinin başındaki Prof. Gao Weibo, bu yeniliğin kuantum bilgi ve fotonik kuantum bilgisayar uygulamaları için kritik olduğunu belirtti. Bu yöntem, kuantum uygulamaları için cihazların boyutlarını küçültebilir, çünkü şu anki cihazlar büyük ve hantal optik ekipmanlara ihtiyaç duyuyor.
Kuantum Bilgisayarların Geleceği
Kuantum bilgisayarlar, iklim değişikliğini daha iyi anlamaktan yeni ilaçlar bulmaya kadar birçok alanda devrim yaratma potansiyeline sahiptir. Bu bilgisayarlar, günümüzün süper bilgisayarlarının milyonlarca yılda çözemeyeceği hesaplamaları dakikalar içinde yapabilir. Bu, kuantum bilgisayarlarının aynı anda birçok hesaplama yapabilme yeteneğinden kaynaklanmaktadır.
Kuantum bilgisayarlar, “qubit” olarak adlandırılan ve aynı anda hem açık hem de kapalı olabilen küçük anahtarlar kullanarak hesaplamaları gerçekleştirir. Fotonlar, qubit olarak kullanılabilir ve bu sayede daha hızlı hesaplamalar yapabilirler. Ancak fotonların aynı anda hem açık hem de kapalı olabilmesi için çiftler halinde üretilmeleri gerekmektedir. Dolanıklık için önemli bir koşul, bu foton çiftlerinin senkronize titreşimler sergilemesidir.
Araştırmacılar, daha ince malzemeler kullanarak bağlı foton çiftleri üretmek için çalışıyorlardı. Ancak malzemeler inceldikçe, foton üretim hızı düşüyordu ki bu da hesaplamalar için pratik değildi. NTU ekibi, niyobyum oksit diklorür adlı yeni bir kristalin malzeme kullanarak bu sorunu aştı. Bu malzeme, inceliğine rağmen foton çiftleri üretmede oldukça verimliydi. Prof. Gao ve ekibi, iki ince kristal tabakayı üst üste koyarak bu foton çiftlerini senkronize etmeyi başardılar.
Kuantum Teknolojilerinin Geleceği
Finlandiya’daki Aalto Üniversitesi’nden Prof. Sun Zhipei, NTU ekibinin yöntemi hakkında “Bu yöntem, kuantum teknolojilerinin küçültülmesi ve entegrasyonunda büyük bir adım” dedi. NTU ekibi, niyobyum oksit diklorür yüzeyine küçük desenler ve oluklar ekleyerek foton çiftlerinin üretimini artırmayı planlıyor. Ayrıca, bu malzemeyi başka malzemelerle birleştirerek foton üretimini daha da artırmayı hedefliyorlar.
Bu buluş, kuantum bilgisayarlarının daha kompakt, ölçeklenebilir ve verimli hale gelmesini sağlayarak kuantum bilişim ve güvenli iletişim alanlarında büyük ilerlemeler sağlayabilir.
Kaynak ve İleri Okuma: “Van der Waals engineering for quantum-entangled photon generation” by Leevi Kallioniemi, Xiaodan Lyu, Ruihua He, Abdullah Rasmita, Ruihuan Duan, Zheng Liu and Weibo Gao, 14 October 2024, Nature Photonics. DOI: 10.1038/s41566-024-01545-5