Kararlı bir "kübit" oluşturmaya bir adım daha yakın, hemen köşede bir kuantum bilgisayar mı?
Bilim adamları, gelecekteki kübitlerin bir köşe taşı olarak kullanılabilecek ve sonunda kuantum bilgisayarları gerçekleştirebilecek olan Majorana fermion adlı garip bir kuantum parçacığının görüntüsünü aldılar. 50 yıldan daha uzun bir süre önce, Intel'in eski genel müdürü Gordon Moore, bir bilgisayar çipindeki transistör sayısının her 18 ila 24 ayda iki katına çıktığını keşfetti. Şimdi Moore Yasası olarak bilinen bu eğilim, bugüne kadar devam ediyor ve sadece birkaç nanometre (metrenin milyarda biri) transistörlerle sonuçlanıyor.
Bu ölçekte, mevcut bilgisayar çalışmasının temelini oluşturan klasik fizik yasaları artık bir rol oynamıyor ve yerini kuantum mekaniği yasaları alıyor. Bu nedenle transistörü küçültmek imkansızdır. Geçmişte, hesaplama hızını ve veri depolamayı artırmak için transistörler kullanılmıştır.
Araştırmacılar kuantum mekaniğini yeni nesil bilgisayarlar için yeni temel olarak nasıl kullanacaklarını çözemezlerse. Richard Feynman'ın 1982'de belirttiği temel nokta budur. Feynman, 20. yüzyılın en etkili teorik fizikçilerinden biridir. İnsanlar 0 ve 1 ile kodlanmış bilgileri depolamak için klasik bilgisayar bitlerini kullanmayacak, ancak "kübit" (kübit) tasarlayacak.
0 ile 1 arasındaki herhangi bir sayıyı depolamak için kuantum mekaniği yasalarını kullanın, böylece hesaplamaların hızını katlanarak artırın ve kuantum bilgisayarların doğuşunu teşvik edin. UIC'nin fizik profesörü ve bu makalenin ilgili yazarı Dirk Morr şunları söyledi: Normalde, telefonunuzu bıraktığınızda telefonunuzdaki bilgileri silmez. Bunun nedeni 1 ve 0'ın Ünitenin bilgi depoladığı çip oldukça kararlı. 1'i 0'a değiştirmek çok zaman alır ve bunun tersi de geçerlidir. Bununla birlikte, kuantum bilgisayarlarda, sonsuz olası kübit durumları nedeniyle bilgilerin kaybolması daha olasıdır. Araştırmacılar, daha güçlü ve daha güvenilir kübitler oluşturmak için Majorana fermiyonlarına (çiftler halinde görünen bir tür kuantum parçacığı) yöneldi.
Kübit başına yalnızca bir Majorana fermiyonuna ihtiyaç vardır, bu yüzden ayrılmalıdırlar. Bir çift Majorana fermiyonundan kübit oluşturarak, Majorana fermiyonları yeterince uzakta tutulduğu sürece bilgiler güvenilir bir şekilde kodlanabilir. Bu ayrımı sağlamak ve tek bir Majorana fermiyonunu "görüntülemek" için, bir "topolojik süperiletken" yaratmak gerekir: akımı herhangi bir enerji kaybetmeden iletebilen ve aynı zamanda bir "topolojik bağlantı noktasına" bağlı bir sistem. "on. Bu topolojik düğüm, bir çörek içindeki bir delik gibidir: bir çörek bir kahve fincanına dönüştürebilirsiniz, ancak deliği yok etmek istiyorsanız, çörek yemek gibi çok dramatik bir şey yapmalısınız.
Topolojik bir süperiletken oluşturmak için bilim adamları, süperiletken renyum yüzeyine sadece onlarca nanometre çapında manyetik bir demir atomu adası yerleştirdiler. Araştırmacılar, tarama tünelleme mikroskopları aracılığıyla, Majorana fermiyonlarının, deney ekibinin gözlemlediği gibi, demir adanın kenarı boyunca parlak bir çizgi olarak görüntüleyebilmesi gerektiğini tahmin ettiler. Bu garip kuantum parçacıklarını görselleştirebilmek, onu kararlı bir kübit oluşturmaya bir adım daha yaklaştırıyor ve sonunda bir kuantum bilgisayar inşa edilecek. Bir sonraki adım, bu Majora kübitlerini bir kuantum çip üzerinde nasıl tasarlayacağınızı ve hesaplama gücünde üstel büyüme elde etmek için bunları nasıl değiştireceğinizi bulmak olacaktır. Bu, bilim adamlarının bugün karşılaştığımız birçok sorunu çözmesini sağlayacaktır.
