Rensselaer Politeknik Enstitüsü’ndeki (RPI) araştırmacılar, kuantum bilgileri dünyasındaki en karmaşık zorluklardan biriyle mücadele ediyorlar – kuantum sistemlerini mesafelere bağlayabilen güvenilir, ölçeklenebilir ağlar nasıl oluşturulacak.
Çalışmaları iki yayın ile sonuçlandı Fiziksel İnceleme Mektupları Ve Bilim ilerlemeleriBizi büyük ölçekli ağa bağlı kuantum sistemlerini, hatta kuantum internetini gerçekleştirmeye bir adım daha yaklaştırıyor.
RPI Fizik Bölümü, Uygulamalı Fizik ve Astronomi ve Bilgisayar Bilimi Bölümü’nden öğretim üyelerini içeren araştırma ekibi, yardımcı doçent Xiangyi Meng, Ph.D. Araştırmaları, kuantum parçacıklarının gizemli bir şekilde ilişkili hale geldiği bir fenomen olan dolaşmayı kullanan kuantum ağları tasarlamaya odaklanmaktadır.
Bu dolaşmış parçacıklar kuantum iletişiminin temelidir ve kuantum verilerinin dinlenme riski olmadan hızlı ve güvenli aktarılmasına izin verir. Ancak zorluk şu ki, iletişim için bir çift dolaşmış parçacık kullanıldıktan sonra, dolaşmanın kaybolması ve ağın gelecekteki görevler için kullanılamaz kalmasıdır.
RPI ekibinin atılımı devreye giriyor. Araştırmaları, bu sorunu çözebilecek yeni bir strateji gösteriyor ve kuantum ağlarının yeni dolaşmayı yenileyerek işlevsel kalmasını sağlıyor. Ağa fazlalık katan akıllı bir “köprüleme” yaklaşımı kullanarak, sistemi aşırı yüklemeden istikrarlı bir iletişimi sürdürmenin mümkün olduğunu gösterdiler.
Çalışmalarının en heyecan verici yönlerinden biri, “çoğullama” stratejisinin tanıtımıdır. Bilgi iletmek için tek bir dolaşmış yola güvenmek yerine, aynı anda birden fazla yol kullanılır. Bu fazlalık, kuantum iletişiminin doğasında var olan gürültü ve kusurlarla mücadele ederek dolaşmanın idealden daha az koşullar altında bile güvenilir bir şekilde kurulabilmesini sağlar.
Dahası, bu strateji kuantum ağlarında klasik sistemlerde olduğundan daha etkili olabilir ve gelecekteki kuantum iletişimi için belirgin bir avantaj sağlar.
Meng, “Kuantum ağlarının karmaşıklık içinde büyüdükçe güvenilir bir şekilde çalışabilmesini sağlayarak, araştırmamız kuantum bilgilerinin geleceği için yeni olasılıklar açıyor.” Dedi.
“Bu, kuantum bilgilerinin güvenli bir şekilde işlenebileceği ve paylaşılabileceği, daha sofistike ağ işlevlerinin kilidini açabileceği büyük ölçekli kuantum sistemlerini gerçekleştirmeye yönelik önemli bir adımdır. RPI’daki fırsatlar, sadece kuantum biliminin sınırlarını zorlamakla kalmayıp, aynı zamanda teknolojinin geleceğini şekillendirmek için bir sonraki nesil araştırmacıları eğitmekle kalmayacak şekilde cesur adımlar atmamıza izin verir.”
Bu çalışmanın, özellikle IBM gibi büyük şirketlerin kuantum bilgi işlem çabalarını ilerlettikçe, geniş kapsamlı sonuçları vardır. Kuantum teknolojileri daha güçlü hale geldikçe, büyük miktarlarda kuantum verisini işleyebilen birbirine bağlı bir yonga ağı gerekli olacaktır.
RPI’nın araştırması, bu gelecekteki kuantum sistemlerinin zemin hazırlamasını ve bu da kuantum işleme birimleri arasında daha hızlı ve daha güvenli bir iletişime yol açabilecek temel oluşturuyor.
Bu teorik çalışmaya ek olarak, Meng yeni nesil kuantum bilim adamlarını eğitmeye adanmıştır. Öğrencileri kuantum bilgi işlem hakkında eğitmek için bir Ulusal Bilim Vakfı Araştırma Stajyeri için bir teklif sunan bir ekibin parçasıdır.
Meng ayrıca, hataya toleranslı kuantum sistemleri oluşturmak için gerekli araçları geliştirmeye odaklanan büyük bir enerji departmanı girişimi olan Brookhaven Ulusal Laboratuvarı ile RPI arasındaki Kuantum Avantajı Ortak Tasarım Merkezi’nin (C2QA) bir parçasıdır.
Uygulamalı öğrenmeye olan bağlılığının bir parçası olarak, lisans öğrencilerinin doğrudan kuantum bilgisayarlarla çalışma ve alanda pratik deneyim kazanma fırsatına sahip oldukları RPI’da bir araştırma laboratuvarı liderlik ediyor.
Bu yeni araştırma, kuantum iletişim ve hesaplama sistemlerinin geliştirilmesinde kritik bir adımı temsil etmektedir. Bir gün büyük ölçekli kuantum mimarilere giden yolun kilidini açabilecek ve yeni nesil kuantum teknolojilerini etkinleştirebilecek küçük ama güçlü bir bulmacanın parçası.
