Kvant kompüterləri bəzi optimallaşdırma və hesablama tapşırıqlarında klassik kompüterləri üstələmək potensialına malikdir. Klassik sistemlərlə müqayisədə, kvant sistemləri səs-küyə daha həssas və sözdə dekoherensliyə meylli olduqları üçün səhvlərə daha çox meyllidirlər.

Dekoherens kvant sisteminin ətraf mühitlə qarşılıqlı təsir nəticəsində kvant xassələrini itirdiyi, kvant məlumatının itirilməsinə və səhvlərə səbəb olan bir prosesdir. Bu uyğunluq itkisi material qüsurları, temperatur dalğalanmaları və elektromaqnit sahələri də daxil olmaqla bir sıra xarici pozğunluqlar nəticəsində yarana bilər .

Son illərdə bütün dünyada fiziklər və mühəndislər dekoherensiyanın azaldılması və bununla da kvant kompüterlərinin etibarlılığının artırılması üçün effektiv metodlar hazırlamağa çalışırlar. Bərk dövlət sistemlərində dekoherensiyanın mənbələrinə iki səviyyəli sistemlər (TLS) daxildir, bunlar iki enerji vəziyyəti arasında təsadüfi keçid nəticəsində yaranan və qubitlərin sabitliyini poza bilən maddi qüsurlar sinfidir.

Kaliforniya Berkeley Universitetinin və Lourens Berkli Milli Laboratoriyasının tədqiqatçıları fononik mühəndislik kimi tanınan üsulla TLS-lərin yaratdığı dekoherensiyanın azaldılması üçün yeni mümkün metod təqdim ediblər. Təbiət Fizikası məqaləsində qeyd olunan onların təklif etdiyi yanaşma , kubitlərin TLS-lərlə qarşılıqlı təsirini boğmağa qadir olan diqqətlə hazırlanmış fononik diapazonlu metamaterialın istifadəsini nəzərdə tutur.

Phys.org-a məqalənin baş müəllifi Alp Sipahigil deyib: “Biz superkeçirici kubitlərdə dekoherensliyə səbəb olan mikroskopik prosesləri başa düşmək və mühəndislik etməkdə maraqlıyıq”. “Bərk vəziyyətdə olan kvant qurğuları qeyri-kamil materiallardan hazırlanmışdır və qubitlərin maddi qüsurlar və fononlarla necə qarşılıqlı əlaqədə olduğunu nəzərə almalıdır. Bu tədqiqat aşağıdakı sualdan ilhamlanıb: “Fonon şüalanması vasitəsilə superkeçirici kubit enerji itirməsi qadağan edilsə, nə baş verə bilər? ‘”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1738213239&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-01-phononic-bandgap-materials-suppress-decoherence.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xMTEiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90IEEoQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMi4wLjY4MzQuMTExIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xMTEiXV0sMF0.&dt=1738213239678&bpp=1&bdt=182&idt=28&shv=r20250128&mjsv=m202501230101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1738213211%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1738213211%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1738213211%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=6319177023352&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=2061&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95349947%2C31089715%2C95350441%2C95347432&oid=2&pvsid=2302319182696193&tmod=231041337&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=32

Sipahigil və onun həmkarları yeni fononik diapazonlu metamaterial yaratmaq üçün bərk materialda fononların (yəni, kvantlaşdırılmış vibrasiyaların) idarə edilməsini nəzərdə tutan fononik mühəndislikdən istifadə etdilər. Daha sonra onlar bu materialdan superkeçirici kubitlərin TLS-lərlə qarşılıqlı təsirini boğmaq üçün uğurla istifadə etdilər .

Sipahigil izah etdi: “Superkeçirici qubit parçalandıqda, enerji tez-tez geri dönməz Markov prosesində fononlar şəklində ətraf mühitə itirilir”. “Biz fonon emissiyasının qadağan olunduğu fonon metamateriala super keçirici kubit yerləşdirməklə bu fonon şüalanma prosesini dayandırdıq. Biz TLS adlanan maddi qüsurların ömür boyu uzanmasını və qeyri-Markovian qubit relaksasiyasına keçidi müəyyən etmək üçün kubitdə ölçmələrdən istifadə etdik.”

İlkin sınaqlarda tədqiqatçılar tapdılar ki, onların yeni işlənmiş fononik diapazon materialı, bir qubitin istirahət vaxtı kimi tanınan həyəcanı saxlaya bildiyi müddəti uzatdı. Üstəlik, onlar materialdakı qubitlərin kvant sistemlərinin idarə edilməsi üçün yeni imkanlar aça bilən qeyri-Markovian davranış nümayiş etdirdiyini müşahidə etdilər.

“Biz aşkar etdik ki, superkeçiricinin fonon vannasının mühəndisliyi onun dinamikasını dəyişdirə bilər” dedi Sipahigil. “Qubitin elektromaqnit mühitinin mühəndisliyi yaxşı qurulub və müntəzəm olaraq həyata keçirilir. Bizim işimiz göstərir ki, superkeçirici qubit performansını daha da yaxşılaşdırmaq üçün fononik mühitin birgə layihələndirilməsi lazım ola bilər.”

Sipahigil və onların həmkarları tərəfindən aparılan bu yaxınlarda aparılan tədqiqat bərk cisim kvant hesablama sistemlərində koherensiyanın azaldılmasına kömək edə biləcək yeni perspektivli dizayn strategiyasını təqdim edir . Gələcəkdə o, digər tədqiqat qruplarını da kvant sistemlərinin performansını və sabitliyini yaxşılaşdırmaq üçün fononik mühəndislik strategiyalarının potensialını araşdırmaq üçün ruhlandıra bilər .

Sipahigil əlavə etdi: “Biz qubit miniatürləşdirmə və fonon mühəndisliyinin qubit performansını kəskin şəkildə yaxşılaşdıra biləcəyi bir rejim təyin etdik”. “Biz indi daha uzun ömür əldə etmək üçün elektromaqnit və fonon mühitlərini birgə dizayn edən kompakt kubitlər inkişaf etdiririk.”

Daha çox məlumat: Mutasem Odeh və digərləri, fononik diapazonda super keçirici qubitin qeyri-Markovian dinamikası, Təbiət Fizikası (2025). DOI: 10.1038/s41567-024-02740-5 .

Jurnal məlumatı: Təbiət Fizikası 

© 2025 Science X Network