Bir grup araştırmacı, Fibonacci dizisini okurken Colorado’daki bir kuantum bilgisayara lazer darbeleri göndererek maddenin yeni bir evresini yaratmayı başardıklarını iddia ediyor. Kuantum durumunda daha uzun süre kalabilmek için madde fazı Fibonacci dizisinin bir özelliğine bağlı gibi gözüküyor.
Kuantum malzemelerin de fazları vardır, tıpkı normal maddenin katı, sıvı, gaz veya aşırı ısıtılmış plazmik fazda (veya durumda) olabileceği gibi. Faz, maddenin atomik düzeydeki organizasyonunu, örneğin atomlarının veya elektronlarının nasıl düzenlendiğini tanımlar. Kuantum maddenin uzun süredir şüphelenilen bir fazı olan kuantum spin sıvısının, birkaç yıl önce kuantum süper katı keşfeden bir fizikçi ekibi tarafından geçen yıl bir simülatörde var olduğu doğrulandı.
Normal bilgisayar bitleri gibi, kuantum bitleri veya kübitler de 0 veya 1 değerine sahip olabilir, ancak aynı zamanda 0 ve 1 değerine de sahip olabilirler. Bu belirsizlik durumu, bilgisayarların bir soruna yönelik çok sayıda potansiyel çözümü normal bir bilgisayardan çok daha hızlı keşfetmesini sağlar. Gelecekte kuantum bilgisayarlar geleneksel bilgisayarların çözemediği sorunları çözebilecektir.
Kübitler genellikle atomlardır; en son deneyde araştırmacılar elektrik alan kontrolüne ve lazer darbesi manipülasyonuna tabi tutulan 10 iterbiyum iyonu kullandılar. Qubitler, durumları birbirleri açısından tanımlanabildiğinde dolaşık olarak kabul edilirler.
Bir sistemdeki birden fazla kübit, kuantum dolanıklığı olarak bilinen hassas bir anlaşma içinde olabilir ve bu anlaşma, bitlerin değerlerinden herhangi biri kesinleşir kesinleşmez çözülür. Sistem bu noktada bozulur ve kuantum işlemi başarısız olur.
Kübitlerin kuantum durumunu korumak kuantum hesaplama için büyük bir zorluktur. Aşırı hassas kübitler, sıcaklık, titreşim veya elektromanyetik alanlardaki en küçük değişikliklerde hesaplamalarının başarısız olmasına neden olacak şekilde bozunabilir. Bilgisayarların kuantum durumlarının mümkün olduğunca uzun süre kalmasını sağlamak bilim için hayati bir dönüm noktasıdır, çünkü kübitler ne kadar uzun süre kuantum kalırsa o kadar çok şey başarabilirsiniz.
Yeni çalışmada, 10 iterbiyum kübit, kendilerine yöneltilen periyodik lazer darbeleriyle 1,5 saniye boyunca kuantum durumunda dolanık tutuldu. Ancak araştırmacılar, Fibonacci dizisindeki lazerlere darbe uyguladıklarında sistemin kenarındaki kübitlerin deneyin tüm süresi olan yaklaşık 5,5 saniye boyunca kuantum durumunda kaldığını keşfettiler (kübitler daha uzun süre kuantum durumunda kalabilirdi, ancak ekip deneyi 5,5 saniye işaretinde sonlandırdı). Bu yaz Nature dergisinde araştırmanın sonuçları yayımlandı.
Fibonacci dizisindeki lazer darbeleri, birbirini asla kesmeyen iki frekansla karşılaştırılabilir. Sonuç olarak, atımlar periyodiklikten yoksun düzenli bir desen olan bir kuasikristaldir.
Çalışmanın ortak yazarı ve son deneyde bilgisayarı kullanılan Quantinuum’dan kuantum mühendisi Justin Bohnet’e göre, “benim için en önemli sonuç, bu kuantum durumlarını tasarlamanın bu iki farklı yolu arasındaki farkı ve birinin hatalardan korunmada diğerine göre nasıl daha iyi olduğunu göstermekti.”
Fibonacci dizisindeki her sayı kendinden önceki iki tam sayının toplanmasıyla hesaplanır (yani 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, vb.). Fibonacci dizisinin 2000 yılı aşkın bir geçmişi vardır ve altın oran olarak adlandırılan oranla ilişkilidir. Şimdi, tekil seriler kuantum teorisini etkileyebilir.
Flatiron Enstitüsü’ndeyken proje üzerinde çalışan kuantum fizikçisi Philipp Dumitrescu’ya göre, “lazer atımlarını doğru şekilde oluşturursanız, kuantum sisteminiz zamansal çeviriden kaynaklanan simetriler içerebilir.” Bir deney bugün de yapılsa, yarın da yapılsa, 100 yıl sonra da yapılsa, eğer bir zaman-öteleme simetrisi varsa aynı sonucu verecektir.
Dumitrescu sözlerini şöyle sürdürdü: “Bulduğumuz şey, Fibonacci desenine dayalı yarı-periyodik diziler kullanarak sistemin iki bağımsız zaman yönü varmış gibi davranmasını sağlayabileceğinizdir.”
Sistemin kuantum durumu, kübitlere periyodik (basit bir A-B-A-B) lazer darbeleri atılarak uzatılmadı. Ancak araştırmacılar, lazeri bir Fibonacci dizisinde (A-AB-ABA-ABAAB, vb.) atarak kübitlere tekrar etmeyen ya da yarı periyodik bir desen verdiler.
Trinity nükleer test alanında bulunan kuasikristallerle karşılaştırılabilir, ancak fizikçiler üç boyutlu bir kuasikristal yerine zamana bağlı bir kuasikristal yarattılar. İki boyutlu Penrose döşemesindeki mozaik tasarımlara benzer şekilde, daha yüksek boyutlarda meydana gelen simetriler her iki durumda da daha düşük bir boyuta yansıtılabilir.
Dumitrescu, Simons Vakfı’nın bir duyurusunda “bu yarı periyodik modelle, kenarda yaşayan tüm hataları dengeleyen sofistike bir evrim olduğunu” belirtti. “Kenarda” ifadesiyle herhangi bir zamanda konfigürasyonun merkezinden en uzakta olan kübitleri kastediyor. Sonuç olarak, kenar kuantum-mekanik tutarlılığını tahmin edebileceğinizden çok daha uzun süre korur. Kenar kübitleri Fibonacci desenli lazer darbeleriyle güçlendirildi.
Gelecekteki kuantum hesaplamaları daha dayanıklı, uzun ömürlü kuantum sistemleri gerektirecektir. Eğer bir kuantum bilgisayarı dolanık durumda tutmak için kübitlerin çok kesin bir matematiksel lazer darbesi ritmiyle ateşlenmesi gerekiyorsa, araştırmacıların artık başlamaları iyi olur.
Kaynak: gizmodo – Isaac Schultz
