Önemli bir kuantum hesaplama ilerlemesi, daha etkili piller ve güneş pilleri ile sonuçlanabilir. Bristol Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, bir kuantum start-up’ı olan Phasecraft ve Google Quantum AI, daha etkili piller ve güneş pilleri oluşturmak için kullanılabilecek elektronik sistemlerin özelliklerini keşfetti.
Nature Communications dergisinde yeni yayınlanan araştırmaya göre ekip, geleneksel bilgisayarlar tarafından çözülemeyen sıkı bağlanmış elektrik sistemlerinin düşük enerjili özelliklerini tespit etmek için kuantum bilgisayarları kullanarak önemli bir ilk adım attı. Ekip bunu, bir kuantum bilgisayarda Fermi-Hubbard modelinin temel durum özelliklerini izlemek için tamamen ölçeklenebilir ilk tekniği oluşturarak başardı. Fermi-Hubbard modelini kullanarak malzemelerin elektriksel ve manyetik özellikleri hakkında önemli bilgiler edinmek mümkündür.
Daha verimli güneş pilleri ve bataryaların, hatta yüksek sıcaklıkta süper iletkenlerin yaratılmasında kullanılabilecek yeni malzemelerin tasarımı, bu tür kuantum sistemlerinin modellenmesinin önemli pratik öneme sahip uygulamalarından sadece bir tanesidir. Ancak gezegendeki en güçlü süper bilgisayarlar bile bunu başaramamaktadır. Fermi-Hubbard modeli, klasik yöntemlerle yakalananın ötesinde önemsiz olmayan korelasyonlar içeren en basit malzeme sistemi olduğundan, yakın vadeli kuantum bilgisayarlar için mükemmel bir standart olarak kabul edilmektedir. Kullanıcı, modelin temel durumunu kabaca oluşturarak Fermi-Hubbard modelinin temel fiziksel parametrelerini hesaplayabilir.
Kuantum bilgisayarında araştırmacılar şimdiye kadar sadece küçük, inanılmaz derecede basitleştirilmiş Fermi-Hubbard örneklerini ele almakta başarılı olmuşlardı. Bu çalışma, çok daha iddialı sonuçların mümkün olduğunu gösteriyor. Araştırmacılar, yeni ve son derece verimli bir algoritma ve geliştirilmiş hata azaltma yaklaşımları kullanarak daha önce gözlemlenenlerden dört kat daha büyük ve 10 kat daha fazla kuantum kapısına sahip bir deneyi başarıyla gerçekleştirdiler.
Bristol Üniversitesi’nde Kuantum Hesaplama Profesörü ve Phasecraft’ın kurucu ortağı Ashley Montanaro, “Bu deneydeki Fermi-Hubbard örneği, kuantum bilgisayar kullanarak gerçek malzeme sistemlerini çözmeye yönelik önemli bir adımdır” dedi. “Fermi-Hubbard modeli için herkesin uygulamaya koyabildiği ilk tamamen ölçeklenebilir yöntemi yaratarak başarılı olduk.
Bu özellikle ilgi çekicidir çünkü donanım geliştiğinde, giderek daha güçlü hale gelen kuantum bilgisayarlardan yararlanmak için tekniklerimizi ölçeklendirebileceğimiz anlamına gelir.
Dünyanın en iyi kuantum mühendisleri ve bilim insanlarının birçoğu, kuantum donanımının en iyi üreticileriyle de işbirliği yapan Phasecraft’ta bir araya geliyor. Çalışmaları kuantum biliminde önemli ilerlemeler sağlamıştır ve bir dizi önemli alanda kuantum avantajı için gereken süreyi büyük ölçüde kısaltmayı amaçlamaktadır. Phasecraft ekibi, daha büyük kuantum bilgisayarlara ölçeklenebilecek algoritmalar oluşturmanın yanı sıra gerçek dünya sistemlerinin temsilini iyileştirmek için modellerine gerçekçi unsurlar eklemeye devam etmeye odaklanmıştır.
Google AI Kuantum Algoritmaları Başkanı Ryan Babbush, “Phasecraft tarafından tasarlanan ve yürütülen, bugüne kadarki en büyük dijital fermiyonik simülasyonlardan birini ve bugüne kadarki en büyük varyasyonel algoritmalardan birini temsil eden bu deneyin Google’ın kuantum bilgi işlem donanımında gerçekleştirildiğini görmekten memnuniyet duyuyoruz” dedi. “Tekniklerinin ölçeklenebilirliği, hata azaltmanın yanı sıra yakın vadeli kuantum donanımı için son teknoloji algoritma derlemesine dayanıyor.”
“Bu deney önemli bir ilerlemeye işaret ediyor. Phasecraft’ta kıdemli bir kuantum mühendisi olan makalenin baş yazarı Stasja Stanisic’e göre, en iyi algoritmik teknoloji kullanıldığında modern kuantum bilgisayarların neler yapabileceğini ortaya koyuyor. Bu çalışmadan yola çıkarak daha iyi algoritmalar ve günümüz aygıtları için gerçekçi zorlukların daha iyi kodlamalarını oluşturabiliriz.
Kaynak: techxplore
