Kübitleri kuantum süperpozisyonlarıyla kontrol etmek, kuantum hesaplamaları sırasında temel bir sınırı önemli ölçüde ihlal etmelerine ve bilgileri yaklaşık beş kat daha uzun süre kodlamalarına olanak tanır
Kuantum parçacıkları artık yararlı bilgileri daha uzun süre taşıyacak şekilde yapılabilir
Tuhaf kuantum süperpozisyon fenomeni, araştırmacıların temel bir kuantum mekaniksel sınırı aşmasına yardımcı oldu ve kuantum nesnelerine, onları daha uzun süre kuantum hesaplama için faydalı kılan özellikler kazandırdı.
Bir yüzyıl boyunca fizikçiler, küçük kuantum dünyası ile deneyimlediğimiz makroskobik dünya arasındaki çizginin tam olarak nerede çizilmesi gerektiği konusunda kafalarını karıştırdılar. 1985 yılında fizikçiler Anthony Leggett ve Anupam Garg, kuantumdan kaçacak kadar büyük olup olmadıklarını teşhis etmek için nesnelere ve onların zaman içindeki davranışlarına uygulanabilecek bir matematiksel test tasarladılar. Burada kuantum nesneleri, zaman içindeki farklı noktalardaki özellikleri arasındaki alışılmadık derecede güçlü korelasyonlarla tanımlanır; bu, onların dün ve yarınki davranışlarının beklenmedik bir şekilde ilişkili olmasına benzer.
Bu testte yeterince yüksek puan alan nesnelerin kuantum olduğu kabul ediliyor ancak bu puanların, zamansal Tsirelson sınırı (TTB) adı verilen bir sayıyla sınırlı olduğu düşünülüyordu. Kuramcılar, kesin olarak kuantum nesnelerinin bile bu sınırı kıramayacağını düşünüyorlardı. Ancak şimdi, Pune’daki Hindistan Bilim Eğitimi ve Araştırma Enstitüsü’nden Arijit Chatterjee ve meslektaşları, en basit kuantum nesnelerinden biriyle TTB’yi çarpıcı biçimde kırmanın bir yolunu buldular.
Kuantum bilgisayarların ve diğer kuantum bilgi işleme cihazlarının en temel yapı taşları olan kubitlere odaklandılar. Qubit’ler birçok yolla yapılabilir, ancak araştırmacılar üç kübit içeren karbon bazlı bir molekül kullandılar. İlk kübiti, ikinci “hedef” kübitin bir süre nasıl davranacağını kontrol etmek için kullandılar. Daha sonra hedefin özelliklerini çıkarmak için üçüncü kübiti kullandılar.
Üç kübitlik bir sistemin TTB tarafından sınırlandırılması bekleniyor, ancak Chatterjee ve meslektaşları hedef kübitin sınırı aşırı bir şekilde aşmasının bir yolunu buldu. Aslında onların yöntemi matematiksel olarak akla yatkın görünen en büyük ihlallerden birini üretti. Onların sırrı, ilk kübitin hedef kübiti kuantum süperpozisyon durumuyla kontrol etmesini sağlamaktı. Burada bir nesne, birbirini dışlayan iki durumu veya davranışı etkili bir şekilde somutlaştırabilir. Örneğin ekibin deneyi, hedef kübite eşzamanlı olarak saat yönünde ve saat yönünün tersine dönmesi talimatını veren ilk kübite benzerdi.
Bir kübit normalde zaman geçtikçe eşevresizlik olarak bilinen şeyin kurbanı olur; bu da kuantum bilgisini kodlama yeteneğinin aşınması anlamına gelir. Ancak hedef kübit TTB’yi kırdığında, eşevresizlik daha sonra geldi ve bilgiyi kodlama yeteneğini beş kat daha uzun süre korudu çünkü zaman içindeki davranışı bir süperpozisyon tarafından kontrol ediliyordu.
Chatterjee, hesaplama gibi kübitlerin hassas bir şekilde kontrol edilmesi gereken her durumda bu sağlamlığın arzu edilir ve yararlı olduğunu söylüyor. Polonya’daki Gdansk Üniversitesi’nden ekip üyesi HS Karthik, kuantum metrolojisinde (örneğin elektromanyetik alanların son derece hassas algılanması için) bu tür bir kubit kontrolüyle geliştirilebilecek prosedürlerin bulunduğunu söylüyor.
Çin’deki Sun Yat-Sen Üniversitesi’nden Le Luo, yeni çalışmanın, kuantum hesaplama protokollerini iyileştirme konusunda açık bir potansiyele sahip olmasının yanı sıra, kuantum nesnelerinin zaman içinde nasıl davrandığına dair anlayışımızı da temelden genişlettiğini söylüyor. Bunun nedeni, TTB’nin dramatik bir şekilde kırılmasının, kübitin özelliklerinin, kuantum olmayan nesneler için gerçekleşemeyecek şekilde, zamandaki iki farklı nokta arasında son derece korelasyonlu olduğu anlamına gelmesidir.
Karthik, TTB’nin aşırı ihlalinin, üç kubitlik sistemin tamamında ne kadar kuantum bulunduğunun güçlü bir kanıtı olduğunu ve araştırmacıların hala kuantum dünyasının sınırlarını nasıl zorladığının bir örneği olduğunu söylüyor.
