Fizikçiler ilk kez, kuantum sistemlerinin geleceğini, özellikle de başarısız olacakları anı doğru olarak tahmin edebiliyorlar. Bu bilgi, gelecekte daha güçlü ve doğru bir kuantum teknolojisi yapmak için kullanılabilir.
Eğer bu başınızı döndürüyorsa akıllı telefonunuzu düşünün – bildiğiniz gibi teknolojik aygıt olduğundan bir gün sonu gelecek. Şimdi bunun gerçekleşeceği kesin anı tahmin edebileceğinizi ve daha sonra oluşmasını engelleyebileceğinizi hayal edin.
Avustralyalı fizikçileri şimdilerde ilk defa bunu başardılar. Ancak cep telefonları yerine, kuantum sistemlerinin gelecekteki başarısızlıklarını doğru bir şekilde öngörmüşler ve bunun gerçekleşmesini durdurabilirler.
Bunu akıllı telefonlarda ve kuantum sisteminde yapmanın arasındaki en büyük fark, kuantum sistemlerinin akıllı telefonlara kıyasla çok daha hızlı ve rastgele parçalanmasıdır.
Sidney Üniversitesi’nden araştırmanın lideri Michael J. Biercuk, “Cep telefonlarındaki bireysel bileşenlerin başarısızlığa uğrayacağı gibi, kuantum sistemleri de bu şekilde başarısız olacak” diyor.
“Fakat kuantum teknolojisinde yaşam süresi genellikle yıllardan ziyade saniyenin kesirleri ile ölçülür.”
Kuantum bilgisayarlar gibi kuantum teknolojisi, yaşadığımız ve çalışmakta olduğumuz şekilde devrim yapma yeteneğine sahiptir. Normal bilgisayarlarımız, ‘açık’ veya ‘kapalı’ (1 veya 0) durumdaki bilgileri işlemek için ikili “bit”ler kullanırlar.
Diğer taraftan, kuantum bitleri (veya qubit’ler), küçük bir çipin içine sıkışmış atomlardan oluşur ve bir ‘açık’ veya ‘kapalı’ durumun yanı sıra bunları yapan süperpozisyon olarak bilinen çok daha güçlü üçüncü bir pozisyon olabilirler.
Ancak kuantum teknolojisinin en büyük sorunlarından biri de güvenilmez olması, çünkü kuantum sistemleri çevresindeki ortam onları rastgele geliştirir ve bozulmaya neden olur.
Bu, zamanın rastgele bir noktasında, kuantum sistemleri ‘kuantum olma hallerini’ kaybedebilir ve aniden faydasız olur demektir.
Şimdiye kadar bilim insanlarının bunun ne zaman gerçekleşeceğini tahmin etmesi imkânsızdı, çünkü tamamen rastgele faktörlerden etkileniyordu. Kusurları olmadan kuantum sistemlerini bile ölçemezsiniz.
Biercuk, “İnsanlar rutin olarak günlük tecrübelerimizde tahmin teknikleri kullanıyorlar, örneğin tenis oynarken havadaki topun gözlemleyerek topun nerede olacağını tahmin ediyoruz” diyor.
Bu işe yarıyor, çünkü topun nereye gideceğini yöneten kurallar, yer çekimi gibi önceden bilinebilir ve bilinir.
Biercuk, “Peki eğer siz giderken kurallar rastgele değiştiyse, o zaman bu topun gelecekteki davranışını tahmin etmek olanaksızlaşacaktır,” diye ekliyor.
“Bununla birlikte, tam da bu durumla uğraşmak zorunda kaldık, çünkü kuantum sistemlerinin parçalanması rastgele. Dahası, kuantum âleminde, gözlem ‘kuantum olma halini’ ortadan kaldırır, bu nedenle ekibimiz sistemin ne zaman ve nasıl patlayacağını tahmin edebilmeliydi.”
“Gözleri bağlı iken rastgele hareket eden tenis topunun etkili bir şekilde sapmasına ihtiyacımız vardı.”
Bunun üstesinden gelmek için Sidney Üniversitesi ekibi qubit’lerin ne zaman bozulacaklarını tahmin etmek için kullanabilecekleri herhangi bir bilgi aramayı denediler, tıpkı büyük verilerdeki kalıplar için aynı tür algoritmaları kullanmak gibi.
Bu, rastgele kuantum sisteminin ne kadar bize benzer olursa olsun, bir bilgisayarın gelecekte bir qubit’in nasıl değişeceğini tahmin edebilecek kadar çok bilgiye sahip olacağını ve doğrudan gözlem olmaksızın ne zaman başarısız olacağını tahmin edeceğini ortaya çıkardı.
Ekip, daha sonra bu tahminleri gerçek qubitlerin bozulduğu zamanlarla karşılaştırmış ve şaşırtıcı derecede doğru olduklarını bulmuştur. Sadece bu değil, aynı zamanda sistemin bozulmasını önlemek için öngörülen değişiklikleri telafi edebildiler.
Bilim insanları gerçek zamanlı olarak bunu yapabilirlerse, qubit’leri daha güvenilir ve istikrarlı hale getirecek ve kuantum bilgisayarları daha gerçekçi hale getirebileceklerdir.
Biercuk, “Gerçek kuantum teknolojilerinin oluşturulmasının, qubitleri kontrol etme ve stabilize etme kabiliyetimizde önemli ilerlemeler gerektireceğini biliyoruz – bu uygulamaları faydalı kılmak için gerekli,” diyor.
“Kuantum sistemi teknolojilerini yararlı teknolojilere dönüştüren yeni yetenekler geliştirmekten heyecan duyuyoruz. Kuantum geleceği her zaman daha iyi gidiyor gibi görünüyor.”
Yazar: Fiona Macdonald
Çevirmen: Bünyamin Tan
Kaynak: Science Alert
Düşünbil Portal’da yayımlanan, Düşünbil yazar ve çevirmenlerine ait herhangi bir yazı, çeviri, makale ve haber izin alınmadan basılı olarak ya da internet ortamında kullanılamaz, çoğaltılamaz, yayınlanamaz. İzinsiz kullananlar hakkında hukuki yollara başvurulacaktır.
