Uzaydan gelen radyasyon, kuantum bilgisayarları için büyük bir sorun olabilir mi? Kozmik ışınları kırılgan iç çalışmaları bozup hesaplama türlerini sınırlayabilir mi?
Kuantum bilgisayarları, kuantum bilgilerini depolamak ve işlemek için kullanılan kuantum bitlerinden (kübitlerden) oluşur. Kübitleri tasarlarken en önemli faktörlerden biri, bir kübitin belirli bir durumda kalabileceği tutarlılık süresidir.
Washington eyaletindeki Pacific Northwest Ulusal Laboratuvarı’ndan (PNNL) Brent VanDevender, “Ne kadar uzun süre sahip olursanız, o kadar çok hesaplama yapabilirsiniz, daha karmaşık hesaplamalar ve bu hesaplamalar o kadar güvenilir olur” diyor. “Birkaç milisaniye bile genel amaçlı kuantum hesaplama yapmak için yeterince uzun değil.”
Brent VanDevender ve meslektaşları, çevredeki radyasyonun süper iletkenlere dayalı bir tür kübitin tutarlılık süresini etkilediğini test etmek için iki kübit kullandı. Süper iletkenler, yükü taşımak için elektron çiftleri kullanır, ancak önceki deneyler, bu çiftlerin beklenenden çok daha sık bölündüğünü ve bu da tutarlılık süresini düşürdüğünü göstermiştir.
Araştırmacılar, hem her tür malzemede doğal olarak meydana gelen nükleer bozulma olaylarından hem de her şeye nüfuz eden kozmik ışınlardan kaynaklanan arka plan radyasyonunun, tüm bu ekstra kırık elektron çiftlerini açıklayabildiğini buldular.
Radyasyonun kuantum bilgisayarlar için henüz bir sorun olmadığını, çünkü daha yaygın olan başka gürültü kaynakları olduğunu söylüyorlar. Ancak kuantum bilgisayarlar önümüzdeki on yılda daha iyi hale geldikçe sınırlayıcı bir faktör olabilir. Radyasyonun bir kısmı bilgisayarın etrafına kurşun veya beton bir kalkan kullanılarak veya fizikçilerin kozmik ışınlara duyarlı diğer deneylerde yaptığı gibi yeraltına yerleştirilerek durdurulabilir.
VanDevender, kuantum bilişim daha yaygın hale gelecekse, tüm bilgisayarları yeraltına yerleştirme fikri “gülünç olmaya başlar ve diğer türden kübitler için bir argüman haline gelir” diyor. Bunun yerine, o ve meslektaşları, tutarlılıklarını kaybetmeden birkaç kırık elektron çiftini tolere edebilen kübitler yapmak için çalışıyorlar.
Bunun, karanlık madde parçacıkları veya nötrinoların neden olduğu radyasyonu arayan dedektörlere sahip diğer fizik deneyleri için şaşırtıcı bir faydası olabilir. Bunlar genellikle kırık elektron çiftlerine karşı yüksek hassasiyet gerektirir. Çalışmada çalışan PNNL’den Ben Loer, “Bu kırık çiftlere daha az duyarlı olan bir kübit tasarlayabilirseniz, neredeyse kesinlikle daha hassas bir fizik detektörü tasarlayabilirsiniz” diyor.