Kvant kompüterinin qurulması, bir anda bir kövrək qubit

Qabyuyan maşınınızdakı ucuz mikrokontrollerdən tutmuş, süni intellekt sistemləri üçün yüksək texnoloji avadanlıqların sayına qədər demək olar ki, bütün müasir kompüterlər eyni texnologiyanın versiyalarına etibar edirlər: tranzistorlar adlanan mikroskopik strukturlarla naxışlı silikon plitələr. Tərkibində tranzistorlar olan elektron sxemlər adətən “0” və “1” etiketli iki vəziyyət arasında sürətlə və etibarlı şəkildə keçid edə bilir. Bu, onlara məlumatın əsas vahidləri olan bitləri saxlamağa və manipulyasiya etməyə imkan verir. Kvant kompüterləri məlumatı sadəcə 1 və 0-lardan kənarda yeni və daha güclü üsullarla emal etmək və adi “klassik” qohumları üçün çox çətin olan müəyyən problemləri həll etmək potensialına malikdir.

Ancaq bu vədi yerinə yetirmək üçün kifayət qədər güclü bir maşın qurmaq nəhəng bir problem olaraq qalır. Kvant hesablamalarının hələ öz tranzistor anları yoxdur və tədqiqatçılar hələ də kvant aparatının yaradılması üçün bir çox fərqli yanaşmaları araşdırırlar. Mövcud yanaşmalar, ilk növbədə, kvant kompüterlərinin elementar tikinti blokları olan kubitlər kimi istifadə etdikləri fiziki sistemlərlə fərqlənir.

Klassik bitləri saxlayan sxemlərdən fərqli olaraq, kubitlər onlara əlavə hesablama gücü verən superpozisiya və dolaşıqlıq kimi qəribə hadisələri nümayiş etdirə bilər. Lakin bu kvant effektləri də çox kövrəkdir, qubitlər və ətraf mühit arasında təsadüfən qarşılıqlı əlaqə ilə asanlıqla pozulur. Təklif olunan hər bir qubit texnologiyası eyni vaxtda əldə edilməsi çətin olan iki xassəni uzlaşdırmağa çalışır: Qubitlər kənar narahatlıqlardan təcrid olunmalıdır, lakin tədqiqatçılar üçün manipulyasiya etmək asandır.

Bəzi tədqiqatçılar öz bahislərini atomlar kimi təbii kvant sistemlərinə qoydular. Tək bir atomu bir kubit kimi istifadə etmək üçün əvvəlcə onu təcrid etməli və vakuum kamerasında tutmalısınız və tədqiqatçılar bunu etmək üçün iki fərqli yanaşma tətbiq etdilər. Tutulmuş ion kvant hesablamasında tədqiqatçılar elektrik sahələri tərəfindən yerində saxlanıla bilən müsbət yüklü ionları əldə etmək üçün hər atomdan bir elektronu yıxırlar.

Digər yanaşma neytral atomları tutmaq üçün optik cımbız adlanan sıx fokuslanmış lazer şüalarının massivlərindən istifadə edir. Digər tədqiqatçılar, süni kubitlərin dizaynını əhatə edən superkeçirici kvant hesablamaları adlanan alternativ bir yanaşma tətbiq edirlər. Klassik hesablamalar üçün hazırlanmış mikrofabrikasiya proseslərinin dəyişdirilmiş versiyalarından istifadə edərək, tədqiqatçılar alüminium və niobium kimi metallardan hazırlanmış kiçik sxemləri yığırlar ki, onlar çox aşağı temperaturlara qədər soyuduqda super keçirici olurlar.

Seyreltmə soyuducuları adlanan xüsusi kriogen sistemlərdə yerləşdirilən bu superkeçirici dövrələr qubit kimi fəaliyyət göstərə bilər. Elektron spinlərindən tutmuş fotonlara və daha ekzotik kvant sistemlərinə qədər bir çox digər qubit namizədləri tədqiq edilmişdir. Kiçik prototiplərdən daha böyük sistemlərə keçmək bütün bu yanaşmaların qarşısında duran ən böyük problemlərdən biridir.