Kuantum işlemcilerde hız ve kararlılık dönemi başlıyor

Kuantum sistemlerinin saniyenin katrilyonda biri kadar kısa sürede çökmesine neden olan mikroskobik nedenler ilk kez deşifre edildi. Bu keşif, kuantum bilgisayarların gerçek dünyada çalışabilmesi için dönüm noktası kabul ediliyor.

Kuantum teknolojilerinin en büyük paradoksu olan ‘sessizce değil, bir anda çökme’ sorunu, bilim dünyasının on yıllardır çözemediği bir düğümdü. Işığın bir virüsü geçmesinden daha kısa bir sürede, yani sadece 1 ila 2 femtosaniye 10-15 saniye) içinde gerçekleşen bu bozulma (dekoherans), kuantumun o meşhur tutarlılığını yok ediyordu. Yeni yayımlanan bir çalışma, bu ultra hızlı bozulmanın mikroskobik haritasını çıkararak yeni nesil teknolojilerin önünü açtı.GERÇEK DÜNYANIN ETKİSİ: AÇIK KUANTUM SİSTEMLERİHaberin kalbinde, Yüksek Dereceli Harmonik Üretimi (HHG) olarak bilinen ve katı maddelere çarpan yoğun ışığın elektronları aşırı uyararak enerji patlamaları yaratması yatıyor. Geçmişte araştırmacılar, kuantum sistemlerini dünyadan izole edilmiş gibi varsayan basitleştirilmiş modeller kullanıyordu. Ancak bu yaklaşım, gerçek sistemlerin çevresiyle olan bilgi ve enerji alışverişini (açık kuantum sistemleri) hesaba katmadığı için başarısız oluyordu.‘LİNDBLAD’ VE ‘HUBBARD’ MODELLERİYLE GELEN ANALİZAraştırmacılar, bu sorunu aşmak için Lindblad ana denklemini 1 boyutlu Hubbard modeliyle birleştiren daha gerçekçi bir çerçeve geliştirdiler. Bu yöntem sayesinde elektronların hem birbirleriyle olan etkileşimleri hem de çevrelerinden gelen bozucu etkiler gerçek zamanlı olarak takip edilebildi. Bu yeni bakış açısı, HHG sırasında ortaya çıkan iki temel olgunun çarpışmasını gözler önüne serdi:Dicke süperradyasyonu: Elektronların toplu olarak ışık yayması.Geniş bant emisyonu: Işığın geniş bir enerji aralığına dağılması.YIKICI ETKİLEŞİM VE KUANTUM TUTARLILIĞIÇalışmanın en çarpıcı sonucu, bu iki sürecin birbirini tamamlamak yerine, ‘yıkıcı bir etkileşim’ içine girmesidir. Tıpkı senkronize olmayan iki dalganın çarpışıp birbirini yok etmesi gibi, bu iki emisyon süreci sistemin kuantum düzenini hızla ortadan kaldırıyor.Yazarların ifadesiyle; kuantum düzeninin kaybı pasif bir bozunma değil, çevresel etkileşimler tarafından tetiklenen aktif ve rekabetçi bir süreçtir. Bu, çevresel etkilerin sadece kaçınılmaz bir gürültü olmadığını, aslında kuantum sistemlerinin davranışlarını temelden şekillendiren bir mimari olduğunu kanıtlıyor.TİCARİ VE ENDÜSTRİYEL GELECEKGelişmiş simülasyonlardan elde edilen bu veriler, kuantum çiplerinin ve yüksek hızlı optik veri iletim sistemlerinin ‘açık dünya’ koşullarında nasıl daha dirençli tasarlanabileceğine dair bir rehber niteliğinde. Bir sonraki aşamada gerçek dünya malzemeleri üzerinde yapılacak testler, İstanbul'dan Şanghay'a kadar uzanan küresel veri ağlarında veya yeni nesil süper bilgisayarlarda kuantum kararlılığını kalıcı hale getirebilir. Kuantum teorisinin gerçeklikle çarpıştığı bu an, teknolojinin laboratuvarlardan ticaret odalarına taşınacağı o büyük sıçramanın başlangıcını temsil ediyor.