Geçtiğimiz on yıllar boyunca kuantum fizikçileri ve mühendisleri, klasik bilgi biliminin sınırlarını zorlamak için kuantum mekaniğinin ilkelerinden yararlanan çok sayıda teknoloji geliştirdiler. Bu ilerlemeler arasında kuantum bellekler, ışıkta veya diğer fiziksel taşıyıcılarda kodlanan kuantum bilgilerinin depolanması ve alınması için umut verici cihazlar olarak öne çıkıyor.
Gerçek dünya uygulamalarında geçerli olabilmesi için kuantum belleğin hem yüksek verimlilik hem de yüksek doğruluk sağlaması gerekir. Başka bir deyişle, girdi kuantum bilgilerinin çoğunu (genellikle %90’ın üzerinde) depolayabilmeli ve alabilmeli ve kurtarılan durumun orijinaliyle yakından eşleştiğinden emin olabilmelidirler.
Özellikle, etkili kuantum hafızaları geliştirmek için daha önce önerilen stratejilerin çoğunun, istenmeyen rastgele dalgalanmalar (yani gürültü) ürettiği bulunmuştur. Bu dalgalanmalar kuantum bilgisini bozarak sistemin doğruluğunu azaltabilir.
Şangay Jiao Tong Üniversitesi’nden Profesör Weiping Zhang ve Çin’deki Doğu Çin Normal Üniversitesi’nden Profesör Liqing Chen liderliğindeki ortak ekip, yakın zamanda kuantum bilgisi depolanırken atom-ışık etkileşimlerinin kontrolüne yönelik yeni bir yaklaşım tanıttı. Bir makalede özetlenen bu tekniği kullanarak Fiziksel İnceleme Mektuplarıile %94,6 verimlilik sergileyen, çok az gürültü üreten ve kuantum bilgisini %98,91 doğrulukla depolayabilen bir Raman kuantum belleği gösterdiler.
Zhang, CEİD’a şöyle konuştu: “Birliğe yakın verimlilik ve doğrulukla kuantum belleği, kuantum bilgi işleme için vazgeçilmezdir.” “Böyle bir performansa ulaşmak, uzun süredir bu alanda merkezi bir zorluk teşkil ediyor, kapsamlı araştırma çabalarını motive ediyor ve yayınlanmış çalışmalara ilham veriyor. Bu çalışmanın temel hedefleri, altta yatan fiziği aydınlatmak ve mükemmel kuantum hafızasını gerçekleştirmek için pratik yaklaşımlar geliştirmekti.”
Gelecek vaat eden matematiksel olarak yönlendirilen bir teknik
Zhang ve meslektaşları tarafından geliştirilen kuantum hafızası, uzak rezonans Raman şeması olarak bilinen bir tür atom-ışık etkileşiminden yararlanıyor. Kuantum depolamayı etkinleştirmenin ötesinde, bu şema aynı zamanda geniş bant avantajı da sunarak belleğinin optik sinyalleri diğer şemalara göre çok daha hızlı depolamasına olanak tanıyor.
Makalelerinde araştırmacılar, kuantum hafızasını “mükemmelliğe” ulaşana kadar uyarlanabilir bir şekilde kontrol etmek için kullanılabilecek kesin ve sağlam bir teknik tanıttılar. Bu teknik, matematiksel olarak Hankel dönüşümü olarak adlandırılan atom-ışık uzay-zaman haritalaması ilkesine dayanmaktadır.
Zhang, “Temel olarak bu çalışma, kuantum hafızasındaki atom-ışık haritalamanın ardındaki fiziksel mekanizmayı ortaya çıkaran ilk çalışmadır” dedi. “Pratik olarak bu çalışma, kuantum hafızasında bir ölçüt elde etmek için yeni bir yöntem ve umut verici bir teknik geliştirmede bir atılım yapıyor.”
Önceki kuantum anıların sınırlarını aşmak
Şimdiye kadar araştırmacılar yeni keşfettikleri matematiksel yaklaşımlarını sıcak rubidyum-87 (⁸⁷Rb) buharına dayanan Raman kuantum hafızasına uyguladılar. Yaklaşımlarının, şu ana kadar ‘mükemmel’ kuantum anıların gerçekleştirilmesini engelleyen ‘verimlilik-doğruluk dengesi’ darboğazını kırdığı görüldü.
Zhang ve meslektaşlarının bu son çabası, giderek daha iyi performans gösteren kuantum anıların gerçekleştirilmesine katkıda bulunabilir. Gelecekte bu anılar, uzun mesafeli kuantum iletişimi, kuantum bilgisayarları ve dağıtılmış kuantum algılama sistemleri de dahil olmak üzere diğer çeşitli kuantum teknolojilerinin geliştirilmesi için yeni olanaklar açabilir.
Zhang, “Gelecekteki araştırmalara yönelik planlarımız arasında, ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere, yeni fizik odaklı ilkelerin incelenmesi ve hataya dayanıklı kuantum hesaplama mimarileri ve kuantum ağları için belleğin kuantum tekrarlayıcılara entegre edilmesi yer alıyor” diye ekledi.
Sizin için yazarımız Ingrid Fadelli tarafından yazılan, Gaby Clark tarafından düzenlenen ve Robert Egan tarafından gerçekleri kontrol edilen ve gözden geçirilen bu makale, insanların dikkatli çalışmasının sonucudur. Bağımsız bilim gazeteciliğini canlı tutmak için sizin gibi okuyuculara güveniyoruz. Bu raporlama sizin için önemliyse lütfen bağış yapmayı düşünün (özellikle aylık). Bir alacaksın reklamsız bir teşekkür olarak hesaplayın.
