Bilim insanları, karmaşık doğa olaylarını kuantum düzeyinde simüle edebilecek kadar gelişmiş bilgisayarlar geliştirmeye yönelik önemli bir adım attılar. Bu tür simülasyonlar klasik bilgisayarların üstesinden gelemeyecek kadar hantal veya tamamen imkansız olsa da, fotonik tabanlı kuantum hesaplama sistemleri bir çözüm sağlayabilir.
Araştırma ekibinden oluşan bir ekip, Rochester Üniversitesi böyle bir sistemi mümkün kılmaya yardımcı olabilecek yeni bir çip ölçekli optik kuantum simülasyon sistemi geliştirdi. Elektrik ve bilgisayar mühendisi ve optik uzmanı Qiang Lin liderliğindeki ekip, bulguları şu şekilde yayınladı: Doğa Fotoniği.
“Ölçeklenebilirlik, kuantum simülasyonlarında önemli bir zorluktur ve bu ekip, karmaşık kuantum hesaplamaya doğru çok güzel ilerleme kaydediyor.”
-Dominique Dagenais
Bu çalışma kısmen Ulusal Nanoteknoloji Koordineli Altyapının bir üyesi olan Cornell NanoScale Tesisi’nde gerçekleştirildi. ABD Ulusal Bilim Vakfı. NSF ayrıca çalışmayı destekledi iki araştırma hibeler.
Lin’in ekibi simülasyonları, zaman geçtikçe kuantum dolaşmış fotonların frekansını veya rengini kontrol ederek fiziksel dünyayı taklit eden sentetik bir alanda yürüttü. Bu yaklaşım, fotonların yollarının kontrol edildiği geleneksel fotonik tabanlı hesaplama yöntemlerinden farklıdır ve fiziksel ayak izini ve kaynak gereksinimlerini büyük ölçüde azaltır.
Lin, “İlk kez kuantumla ilişkili bir sentetik kristal üretmeyi başardık” diyor. “Yaklaşımımız, sentetik uzayın boyutlarını önemli ölçüde genişleterek, kuantum dolaşmış fotonların rastgele yürüyüşleri gibi çeşitli kuantum ölçekli olayların simülasyonlarını gerçekleştirmemize olanak tanıyor.”
Araştırmacılar bu sistemin gelecekte daha karmaşık simülasyonlara temel oluşturabileceğini söylüyor.
Usman Javid, “Simüle edilen sistemler iyi anlaşılmış olsa da, bu prensip kanıtı deneyi, daha karmaşık simülasyonlara ve hesaplama görevlerine ölçeklendirme konusunda bu yeni yaklaşımın gücünü gösteriyor; gelecekte araştırmaktan büyük heyecan duyduğumuz bir şey” diyor Usman Javid , çalışmanın baş yazarı.
NSF’nin Mühendislik Direktörlüğünde program direktörü olan Dominique Dagenais şunu ekliyor: “Ölçeklenebilirlik, kuantum simülasyonlarında önemli bir zorluktur ve bu ekip, karmaşık kuantum hesaplamaya doğru çok güzel bir ilerleme kaydediyor.”