Öncelikle kuantum bilgisayarların özelliklerinden biraz bahsedelim. Klasik bilgisayarlar bitlerden oluşan hafıza yapısına sahiptir. Her bit 1 veya 0 değerini alabilir. Kuantum bilgisayarları ise kübit (qubit)’lerden oluşan seriler içerir. Tek bir qubit 1, 0 veya bu ikisi arasındaki (kuantum çakışması) bir değeri alabilir. Bir kübit (qubit) çifti 4 kuantum çakışması durumunun herhangi birinde, üç kübit (qubit) ise 8 kuantum çakışması durumunun herhangi birinde olabilir. Genel olarak n kübit sahibi bir kuantum bilgisayarı aynı anda 2n çakışmanın herhangi birinde olabilir. (Normal bilgisayarlar 2n durumun sadece birinde olurken, bir kuantum bilgisayarı bu durumların hepsinde ya da bir kısmında bulunabilir.)
İlk temel farklılık iki sistemin bilgi işleme ünitelerinde gözlemlenir. Klasik bilgisayarlar en küçük bilgi saklama ve işleme birimi olan ‘bit’lerden yapılandırılmıştır.
Klasik bilgisayarlar ve kuantum bilgisayarları arasındaki ikinci önemli farkı üzerlerinde icra edebileceğimiz mantıksal işlemlerin havsalası ve kapsamı belirlemektedir.
Klasik bilgisayarlar ve kuantum bilgisayarları arasındaki üçüncü önemli fark ise çalışan bir bilgisayarın hangi halde olduğunu öğrenmeye çalıştığımızda belirir. Klasik bir bilgisayarda istediğimiz an bilgisayardaki bitlerin hangi halde olduğunu tam doğrulukla öğrenebiliriz.
Kuantum bilgisayarları için yeni bir ışık kaynağı:
Gelecekte kuantum bilgisayarlarında veriler lazerler tarafından transfer edilebilecek. Işığın kuantum özellikleri devasa hesaplama potansiyeli ve inanılmaz bir yürütme hızı ile makinelere aktarılacak. Işığın kuantum potansiyelinden yararlanabilmek için kolay bir şekilde fotonları teker teker yayımlamak gerekir.
Doğal bir foton filtresi oluşturulması:
Yarı İletken Malzeme Laboratuvarı’ndan (LMSC) Anna Fontcuberta bir takım küçük ve son derece yüksek performansa sahip “tek foton” kaynağı oluşturmak için yeni bir yöntem geliştirdi. Fontcuberta, “kuantum nokta” ya da “nanokristaller”in üretim süreci esnasında yarı iletken tellerin belirli bir şekilde doğal görünümde olduğunu buldu. Son yapı fotonları teker teker yayabilir ve daha sonrasında ışığı absorbe eder.
Nanotellerin saklı nitelikleri:
20-100 nanometre arasındaki büyüklüğe sahip nanoteller, ışığı absorbe etmekte ve manipüle etmekte çok verimlidir. Nanotellere nanokristaller veya kuantum noktaların katılması ile belir bir frekansta laser ışını ile yüklenen benzersiz fotonları yaymak mümkün olabilir.
Tek sorunun bir nanotel üzerinde kuantum noktalarının oluşturulmasının zor olmasıdır. Tüm uzunluğu boyunca tellerin düzenli bir modülasyon, işlevsel var olan metotları ve fotonların göreceli olarak düşük bir çıkış ile denetleyip çoğaltmak zordur.
Gözlem yoluyla keşif:
Bilim insanları, Yarı İletken Malzeme Laboratuvarında (LMSC) mükemmel işlevsel kuantum noktalarının imalat sürecinde bazı nanoteller yüzeyinde “doğal” oluştuğunu keşfetti. Bu noktalar iki temel bileşenler arasındaki ara yüzü olarak ortaya çıktı. Bunlardan biri galyum-arsenid (GaAs) bir diğeri de alüminyum-arsenid (AlAs) olarak tespit edildi.
Sonuç olarak, bu yapıların nanoteknolojisi hakkında konuşurken ender rastlanan büyük bir çalışma kaydedilmiştir. Bunların sonucunda daha da iyi olan şey, nanoteller yapımını kontrol ederek, nokta boyutunu modüle ve ölçmek için adapte edilebilir. Nokta boyutu, fotonların dalga boylarına doğrudan bağlıdır ve bu nedenle değiştirilebilir. Nanotellerin belirli bir dalga boyu bir lazer ışını alması ve belirli fotonlar üretmek için olduğu söylenebilir. Örneğin kızılötesi (infrared) ışınlar.
Şimdiye kadar açıklanamayan bir olgu:
Günümüzde noktaların doğal yaratılış olayı bilim adamları tarafından anlaşılamamıştır. Anna Fontcuberta: ‘’ Bu çeşitli makineleri elimizden geldiğince lazerler ile uyumlu hale getirerek, sadece nokta durumlarını canlandırmanın mümkün olup olmadığını görmek için çalışmalarımızı bu şekilde devam ettireceğiz’’ açıklanmasında bulundu. Ayrıca verilerin korunmasında kuantum şifreleme yöntemlerini mükemmel bir duruma getirmek için foton kaynaklarının molekülsel tespit alanında da kullanılabileceğini açıklamalarına ekledi.
Volkan Türker
Hacettepe Üniversitesi Fizik Eğitim Ana Bilim Dalı
Kuark Bilim Topluluğu Popüler Bilim Yayın Grubu
Kaynaklar:
- http://phys.org/news/2013-02-source-quantum.html
- http://actu.epfl.ch/news/a-new-light-source-for-quantum-computers/
- http://www.bilgiustam.com/kuantum-bilgisayarlar/
- http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computer
