Birçok kuantum bilgisayarının önemli bir parçası olan dünya standartlarındaki iyon kapanı, Sandia Ulusal Laboratuvarları tarafından ilk parti olarak üretildi. Enchilada Tuzağı olarak bilinen son buluş sayesinde bilim insanları artık deneysel ama muhtemelen devrim niteliğindeki kuantum hesaplama bilimini geliştirmek için daha güçlü cihazlar inşa edebilirler.
Sandia’da kullanılan tuzaklara ek olarak, Temmuz ayında Duke Üniversitesi’ne test ve analiz için bir dizi tuzak gönderildi. ABD’nin beş Ulusal Kuantum Bilgi Bilimi Araştırma Merkezinden biri olan Kuantum Sistemleri Hızlandırıcısı aracılığıyla Duke ve Sandia araştırma projelerinde işbirliği yapıyor.
Elektrik yüklü atomları veya iyonları depolamak için iyon tuzağı adı verilen bir mikroçip türü kullanılır. Bir kuantum bilgisayarı daha fazla tuzaklanmış iyona ya da kubite sahipse daha karmaşık algoritmalar yürütebilir.
Sandia’nın daha önceki versiyonu olan Roadrunner Tuzağı’nın depolayabildiği ve aktarabildiği en yüksek kübit sayısı 32 idi; bu sayı Enchilada Tuzağı tarafından 200’e çıkarıldı. Sandia’daki Mikrosistem Mühendisliği, Bilimi ve Uygulamaları üretim tesisi her iki çeşidi de üretmektedir.
Sandia’da çalışan bir bilim adamı ve Kuantum Sistemleri Hızlandırıcısı’nın baş araştırmacısı olan Daniel Stick’e göre, pratik sorunların üstesinden gelmek için, mevcut hata oranlarında 200 kübite kadar kuantum bilgisayarı normal bir bilgisayardan daha iyi performans göstermeyecektir.
Ancak bilim insanlarının sonunda fizik, kimya, veri bilimi, malzeme bilimi ve diğer alanlar için daha karmaşık kuantum algoritmalarını destekleyecek çok kübitli bir mimariyi test etmelerine olanak tanıyacak.
Daniel, kuantum hesaplama bilimine daha karmaşık programlama ve daha büyük makineleri genişletme ve araştırma fırsatı veriyoruz, dedi.
İyon tuzakları Sandia tarafından 20 yıldır incelenmekte, yaratılmakta ve test edilmektedir. Ekip, bir dizi tasarım sorununu çözmek için hem yeni fikirlerden hem de kurumsal bilgilerden yararlandı.
Yeni başlayanlar için, bilim insanlarının daha fazla iyon depolayacak alana ve karmaşık hesaplamalar için bunları yeniden düzenleyecek bir yönteme ihtiyaçları vardı. Cevap, bir aile ağacına ya da bir spor müsabakası dirseğine benzeyen bir elektrot ağıydı. İyonlar her bir ince dalda taşınır ve depolanır.
Benzer bağlantılar Sandia tarafından daha önceki tuzaklarda test edilmişti. Stick, tuzağın gelecekteki daha büyük versiyonlarının da benzer bir tasarıma sahip olacağını öngörüyor ve dallanma mimarisinin şu anda tuzaklanmış iyon kübitlerini yeniden düzenlemek için en iyi seçenek olduğuna inanıyor.
Bir başka sorun da Enchilada Tuzağı’nın elektrik gücünü dağıtma yeteneğiydi; bu da çok fazla ısı üretebilir ve yüzey gazını, elektriksel bozulma olasılığını ve elektriksel alan gürültü seviyelerini artırabilir.
Üretim uzmanları bu sorunu çözmek amacıyla belirli elektrotların kapasitansını düşürmek için yeni mikroskobik özellikler yarattı.
Projede Sandia için kilit bir entegratör olan Zach Meinelt, ekibinin “her zaman ileriye baktığını” belirtti. Önümüzdeki yıllarda ihtiyaç duyacakları özellikleri, işlevleri ve performans geliştirmelerini keşfetmek için bilim insanları ve mühendislerle birlikte çalışıyoruz. Bunun ardından, bu ihtiyaçları karşılamak için tuzaklar oluşturuyor ve sürekli olarak daha iyiye ulaşmanın yollarını arıyoruz.
Kaynak: phys.org/news
