Kuantum hesaplama sistemleri hakkında bugünlerde oldukça fazla şey ortaya çıkıyor. Ancak henüz büyük ölçekli hesaplamalar yapabilen, tamamen çalışır durumda, güçlü bir kuantum bilgisayar inşa edilmiş değil. Bunun en büyük nedeni kuantum bilgisayarları serin tutacak teknolojiye sahip olmamamız. Ancak Lozan’daki İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü‘ndeki (EPFL) araştırmacılar, 2D kuantum soğutma sistemi ile bu engeli aşarak bir devrimi başlatıyor.
Kuantum hesaplamada önemli gelişme
Kuantum bilgisayarların en temel birimleri olan kübitlerin (geleneksel bilgisayarlardaki 1 ve 0’lar gibi düşünülebilir ama her iki olasılıkta da olabilirler) çalışabilmesi için -273 derece yani mutlak sıfır sıcaklığına ihtiyaç duyuluyor. Bu, uzayın derin bölgelerindeki sıcaklıklardan bile daha soğuktur. Ancak, bu kadar düşük sıcaklıklara ulaşmadan bir kuantum sisteminin çalışmasını sağlamak en azından şimdilik mümkün değil.
Dünyada çeşitli araştırmalarda mutlak sıfır sıcaklığına ulaşabiliyoruz ancak kuantum bilgisayarlarda bu sıcaklığın sürekliliği çok önemli. Kübitleri soğutacak kadar güçlü bir cihaz yapsanız bile başka bir büyük zorluk daha var. Kuantum devrelerinin ve kübitlerin çalışmasını sağlayan birçok elektrikli bileşen sürekli olarak ısı üretiyor ve bu da ultra düşük sıcaklıkların korunmasını zorlaştırıyor. Birçok geleneksel kuantum soğutma yöntemi, bu tür elektrikli bileşenleri kuantum devrelerinden ayırmayı içeriyor. Bu da haliyle kuantum bilgisayarları sadece laboratuvar ortamlarına sıkıştırıyor. Şöyle düşünün; Serin bir odada elinizde bulunan bir oyun bilgisayarı ile hiç durmadan oyun oynuyorsunuz. Bilgisayar çalıştıkça soğutması olmasına rağmen bir noktaya kadar ısınacak ve bu ısı zaman içerisinde odanın da sıcaklığını artıracak. Kuantum hesaplama sistemlerinde kübitleri sürekli serin tutacak bir mekanizma yoktu. Ancak EPFL araştırmacıları bu soğutmayı sağlayacak bir cihaz geliştirdi.
Çözüm 127 yıllık bir fenomende yatıyor
EPFL araştırmacılarının geliştirdiği 2D kuantum soğutma sistemi ilginç bir şekilde 127 yıllık Nernst etkisinden yararlanıyor. Bu etki sayesinde cihaz, sıcaklığı değişen bir nesneye dik olarak manyetik alan uygulandığında elektrik voltajı üretiyor. Laboratuvardaki cihazın iki boyutlu yapısı (birkaç atom kalınlığında), bu mekanizmanın verimliliğinin elektriksel olarak kontrol edilmesini sağlıyor. Bu kadar düşük sıcaklıklarda ısıyı gerilime dönüştürmek genellikle son derece zordur ancak yeni cihaz ve Nernst etkisi bunu mümkün kılarak kuantum teknolojisindeki kritik bir boşluğu doldurmuş oldu. Araştırmacılar 2D cihazı yüksek elektrik iletkenliği ile bilinen grafen ve mükemmel yarı iletken özellikler sunan indiyum selenit kullanarak inşa etti. Nernst etkisiyle bir araya getirilen soğutma sistemi sayesinde kuantum sistemi, sürekli ve yönetilebilir bir şekilde soğutulabiliyor.
Geliştirilen 2D cihaz aynı zamanda başarılı bir şekilde de test edildi ve -273 derecede ısıyı elektriğe dönüştürmeyi başardı. Araştırma ekibi cihazlarının mevcut düşük sıcaklık kuantum devrelerine entegre edilebileceğini söylüyor. Ayrıca kolayca elde edilebilen elektronikler kullanıyor. Dolayısıyla pahalı olmayan seri üretim mümkün görünüyor.
Kaynak : https://www.donanimhaber.com/kuantum-sogutma-sistemi-uzaydan-daha-soguk-ortam-sagliyor–179256
