Maqnitlə havada saxlanılan kvant biti kvant kompüterlərinin dizayn problemlərini həll edə bilər

Florida Dövlət Universitetinin alimləri kvant kompüterləri üçün yeni qubit dizaynı hazırlayıblar. Təklif olunan sistemdə çox kiçik bərk neon hissəcikləri maqnit sahəsi vasitəsilə çipin üzərində havada saxlanılır. Tədqiqatçıların fikrincə, bu yanaşma kvant kompüterlərində istifadə olunan qubitlərin hazırlanmasında yaranan təsadüfi qüsurların qarşısını almağa və gələcəkdə daha etibarlı, çoxsaylı qubitlərdən ibarət sistemlər yaratmağa kömək edə bilər.

Araşdırmanın nəticələri PRX Quantum jurnalında dərc olunub.

Kvant kompüterlərinin əsasını kvant bitləri — qubitlər təşkil edir. Adi kompüterlərdə informasiya 0 və 1 şəklində saxlanılır. Qubitlər isə kvant mexanikasının xüsusiyyətlərindən istifadə edərək ölçülənədək bir neçə mümkün vəziyyəti eyni vaxtda təmsil edə bilir. Lakin qubit hazırlamaq o qədər də asan deyil.

Məsələn, elektron-on-neon qubitlərində bir elektron bərk neonun səthində saxlanılır. Problem ondadır ki, neonun səthi tam hamar olmaya bilər. Hazırlanma zamanı yaranan çox kiçik, təsadüfi qüsurlar elektronun həmin nöqtələrdə ilişib qalmasına səbəb ola bilər. Nəticədə qubitlər eyni şəkildə davranmır və onları idarə etmək çətinləşir.

Tədqiqatçılar neon təbəqəsini birbaşa çipin üzərinə yerləşdirmək əvəzinə, kiçik və demək olar ki, kürə formasında olan bərk neon hissəciklərindən istifadə etməyi təklif ediblər. Bu hissəciklər çipin üzərində yerləşdirilmiş superkeçirici maqnit halqaları tərəfindən havada saxlanılır. Beləliklə, elektron kobud və qüsurlu səth üzərində deyil, daha təmiz və ayrıca neon hissəciyinin üzərində yerləşir.

Sadə desək, alimlər elektron üçün belə bir şərait yaratmaq istəyirlər:

kobud səth → təsadüfi qüsurlar → qeyri-sabit qubit  əvəzinə  təmiz neon hissəciyi → maqnitlə dəqiq yerləşdirmə → daha idarəolunan qubit.

Neon hissəciyi havada saxlanılsa da, onun altındakı çip lazımi elektronika ilə təmin olunur.

Çipdəki mikrodalğalı dövrələr qubitə nəzarət etmək və onun vəziyyətini oxumaq üçün istifadə olunur. Bundan başqa, gələcək dizaynda qonşu qubitlərin bir-biri ilə əlaqə saxlaması da nəzərdə tutulur.

Tədqiqatçıların fikrincə, bu yanaşma həm təmiz kvant mühiti, həm də çip üzərində idarəetmə imkanlarını birləşdirə bilər.

Araşdırmanın ən mühüm tərəfi reproduktivlik, yəni eyni dizaynın dəfələrlə oxşar nəticə verməsi ehtimalıdır. Hazırkı elektron-on-neon qubitlərində elektronun uyğun vəziyyətdə yerləşməsi müəyyən qədər səthdəki təsadüfi xüsusiyyətlərdən asılıdır. Yeni sistemdə isə tədqiqatçılar qubitlərin harada yerləşəcəyini əvvəlcədən müəyyən edə bilərlər. Bu, gələcəkdə qubitlərin daha proqnozlaşdırıla bilən işləməsinə, arzuolunmaz elektrik səs-küyünün azalmasına, daha çox sayda qubitin bir çipdə yerləşdirilməsinə;, kvant kompüterlərinin miqyasının böyüdülməsinə kömək edə bilər.

Burada vacib bir məqam var. Alimlər bu araşdırmada tam işlək kvant kompüteri hazırlamayıblar.

Onlar yeni arxitekturanın əsas elementlərinin birlikdə işləyə biləcəyini göstərən nəzəri və mühəndislik dizaynı hazırlayıblar. Növbəti mərhələdə isə bu dizayn əsasında işlək elektron-on-neon qubit prototipi yaratmağı planlaşdırırlar.

Bu araşdırmanın əsas ideyası belədir: qubitin işləməsi üçün təsadüfi olaraq ideal səth axtarmaq əvəzinə, ideal neon hissəciyini maqnitlə seçilmiş yerdə saxlamaq.

Əgər bu yanaşma praktik olaraq da uğurlu olsa, gələcəkdə daha sabit, idarəolunan və çoxsaylı qubitlərdən ibarət kvant kompüterlərinin hazırlanmasına yeni imkan yarada bilər.

mənbə: phys.org