Kuantum bilgisayarlar, birçok sorunu geleneksel bilgisayarlara göre daha hızlı ve verimli bir şekilde çözme konusunda büyük bir potansiyele sahiptir, ancak araştırmacılar bunların nerede bocalayabileceklerini belirlemeye başlıyor
Bazı problemler kuantum bilgisayarlar için bile çok zordur
Araştırmacılar, çok verimli bir kuantum bilgisayar için bile çözülmesi imkansız olan egzotik kuantum maddesi türleriyle ilgili bir “kabus senaryosu” hesaplaması belirlediler.
Maddenin kuantum durumlarının karmaşıklığı olmadan, bir malzemenin fazını belirlemek nispeten basit olabilir. Örneğin suyu ele alalım; onun katı mı yoksa sıvı fazda mı olduğunu söylemek kolaydır. Ancak bu görevin kuantum versiyonu çok daha göz korkutucu olabilir. Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nden Thomas Schuster ve meslektaşları, maddenin kuantum evrelerini tanımlamanın kuantum bilgisayarlar için bile çok zor olabileceğini kanıtladılar.
Bir kuantum bilgisayarının, bir nesnenin kuantum durumuna ilişkin bir dizi ölçümle sunulduğu ve onun fazını tanımlaması gereken bir senaryoyu matematiksel olarak analiz ettiler. Schuster bunun her zaman imkansız bir problem olmadığını söylüyor, ancak ekibi maddenin kuantum fazlarının önemli bir kısmı için (sıvı su ve buzun garip elektrik akımlarına sahip “topolojik” fazlar gibi daha egzotik akrabaları) bir kuantum bilgisayarının inanılmaz derecede uzun bir süre boyunca hesaplama yapması gerekebileceğini kanıtladı. Bu durum, bir numunenin özelliklerinin belirlenmesinin, bir cihazın milyarlarca veya trilyonlarca yıl boyunca açık tutulmasını gerektireceği bir laboratuvar deneyinin en kötü versiyonuna benziyor.
Bu, kuantum bilgisayarlarını bu görev için pratik olarak geçersiz kılmaz. Schuster, bu aşamaların malzemelerle veya kuantum bilgisayarlarla yapılan gerçek deneylerde ortaya çıkma ihtimalinin düşük olduğunu söylüyor; bunlar, yakın bir pratik tehditten ziyade, kuantum hesaplama anlayışımızın şu anda eksik olduğu noktalara yönelik bir teşhis niteliğindedir. “Bunlar, ortaya çıkması halinde çok kötü olacak bir kabus senaryosu gibi. Muhtemelen görünmüyor, ancak bunu daha iyi anlamamız gerekiyor” diyor.
Illinois’deki Chicago Üniversitesi’nden Bill Fefferman, bu çalışmanın bilgisayarların genel olarak neler yapabileceğine dair ilgi çekici soruların önünü açtığını söylüyor. “Bu, daha geniş anlamda hesaplamanın sınırları hakkında bir şeyler söylüyor olabilir; belirli belirli görevler için dramatik hızlanmalar elde edilmesine rağmen, verimli kuantum bilgisayarlar için bile hala çok zor olan görevler her zaman olacaktır” diyor.
Matematiksel olarak yeni çalışma, kuantum kriptografisinde kullanılan kuantum bilgi biliminin farklı yönlerini madde fiziğinin temel fikirleriyle birleştiriyor, böylece her ikisinin de ilerlemesine yardımcı olabileceğini söylüyor.
Ekip, ileriye dönük olarak analizlerini, daha geniş kapsamlı olarak hesaplanmasının zor olduğu bilinen, maddenin daha enerjik veya heyecanlı kuantum aşamalarına genişletmek istiyor.
