Daha fazla kart ekledikçe bir kart destesini rastgele hale getirmek daha zorlaşırken, aynı şeyin kuantum bilgisayarların kubitleri için doğru olmadığı ortaya çıkıyor, bu da şaşırtıcı derecede yararlı olabilecek
Kuantum nesnelerini karıştırmak klasik olanları karıştırmadan çok daha gariptir
Kuantum bilgisayarlar, daha önce düşündüğünden çok daha kolay rastgele üretebilir, bu da kuantum fiziğinin garip alanının hesaplama ile nasıl kesiştiği hakkında hala çok şey olduğunu gösteren şaşırtıcı bir keşif.
Rasgelelik birçok hesaplama görevinin temel bir bileşenidir – örneğin, hava tahmini, atmosferik davranışı birçok kez simüle etmeyi, her seferinde rastgele seçilen biraz farklı bir başlangıç konfigürasyonu ile simülasyonu içerir. Kuantum bilgisayarlar için, kuantum bitlerini veya kubitlerini, sonuç üretmek için rastgele yapılandırmalarda düzenlemek, araştırmacıların kuantum bilgisayarların klasik makineler için etkili bir şekilde imkansız görevler yapabileceği kuantum avantajını göstermeye çalışmasının bir yoludur.
Bu rastgele yapılandırmaları ayarlamak, esasen kubitlerin karıştırılması ve bir güverte kartını karıştırma şeklinize benzer şekilde birbirine bağlanma biçimleri anlamına gelir. Ancak, daha büyük bir kart masasının daha küçük olandan daha hantal olmayan bir şekilde, bu sürecin sisteminize daha fazla kubit ekledikçe çok daha uzun sürdüğü düşünülüyordu. Daha fazla karıştırma, kubitlerin hassas kuantum durumunu mahvetme şansını arttırdığından, bu, rastgeleliğe dayanan birçok yararlı uygulamanın küçük kuantum bilgisayarlarla sınırlı olduğu düşünülüyordu.
Şimdi, California Teknoloji Enstitüsü’ndeki Thomas Schuster ve meslektaşları, bu rastgele dizilerin düşündüğümüzden daha az karışıklıkla üretilebileceğini buldular, bu da daha önce daha büyük kuantum bilgisayarlarda uygulamak için çok karmaşık olacak rastgele düzenlenmiş kip dizilerini kullanma olasılığını açtı.
Bunu göstermek için, Schuster ve ekibi, bir kubit koleksiyonunu daha küçük bloklara bölmeyi hayal ettiler ve daha sonra bu blokların her birinin rastgele bir dizi üretebileceğini matematiksel olarak kanıtladı. Daha sonra, bu küçük kubit bloklarının birlikte “yapıştırılabileceğini” kanıtladılar ve orijinal kubit setinin iyi bir şekilde beklemeyeceğiniz bir şekilde iyice dolu bir versiyonunu yarattılar.
Schuster, “Bu çok şaşırtıcı, çünkü benzer şeylerin klasik sistemlerde rastgele sayı jeneratörleri için geçerli olmadığını gösterebilirsiniz” diyor. Örneğin, bloklardaki bir kartın bir desteğini karıştırması çok fark edilir, çünkü üst bloktaki kartlar her zaman tepeye yakın kalacaktır. Bu kuantum durumunda doğru değildir, çünkü kuantum karıştırma, olası tüm yeniden düzenlemelerin rastgele bir süperpozisyonunu yaratır.
“Bu, klasik bir karıştırıcıdan çok daha karmaşık bir nesne. Örneğin, üst kartların sırası artık düzeltilmiyor, çünkü birçok olası yeniden siparişin üst üste binmesiyiz, bu yüzden yukarıdaki klasik yaklaşımı dener ve üst kartların yerini ölçersem, her seferinde rastgele sonuçlar alacağım,” diyor Schuster. “Bu gerçekten yeni ve özünde kuantum fenomeni.”
“Hepimizin üretilmesi son derece zor olmayı beklediğimiz bu tür rastgele kuantum davranışı ve burada yazarlar bunu esasen hayal edebileceğiniz kadar verimli bir şekilde yapabileceğinizi gösteriyorlar” diyor Max Planck Almanya’daki Karmaşık Sistemler Enstitüsü Enstitüsü’ndeki Pieter Claeys. “Çok şaşırtıcı bir bulgudu.”
İngiltere, Bristol Üniversitesi’nde Ashley Montanaro, “Rastgele kuantum devreleri kuantum algoritmalarında ve hatta kuantum üstünlüğünü göstermek için malzemeler olarak çok sayıda kullanıma sahiptir” diyor. “Yazarlar zaten kuantum bilgilerinde çok sayıda uygulama tespit ediyorlar ve başkalarının takip etmesini bekliyorum.” Örneğin, araştırmacıların daha önce yaptığı kuantum avantaj deneylerini yapmayı kolaylaştıracaktır, ancak Montanaro, bunun bu avantajın pratik faydalarını elde etmenin daha yakın olduğu anlamına gelmediğine dikkat çekiyor.
