Aalto Üniversitesi araştırmacıları, süper bilgisayarların bile zorlandığı devasa kuantum malzemesi problemlerini saniyeler içinde çözen "kuantum ilhamlı" bir algoritma geliştirdi.
Modern teknoloji dünyasında kuantum malzemelerin davranışlarını önceden kestirmek, bugüne kadar bilim insanlarının önündeki en büyük engellerden biriydi.
Özellikle grafen tabakalarının döndürülerek üst üste binmesiyle oluşan moiré desenleri ve yarı-kristaller (quasicrystals), matematiksel olarak bir katrilyondan fazla değişken içerdiği için geleneksel süper bilgisayarların işlem kapasitesini aşıyordu.
Aalto Üniversitesi Uygulamalı Fizik Bölümü’nden araştırmacılar, bu karmaşık yapıları analiz edebilmek için kuantum mantığına dayanan devrim niteliğinde bir algoritma geliştirdi.
KUANTUM İ̇LHAMLI ALGORİTMA İLE İŞIK HIZINDA ÇÖZÜM
Yayınlanan yeni araştırmada, tensör ağları (tensor networks) adı verilen yöntem kullanılarak, 268 milyondan fazla noktadan oluşan devasa bir kuantum sistemi simüle edildi. Doktora araştırmacısı Tiago Antão, geliştirdikleri yöntemin devasa problemleri "kuantum çok-cisim sistemi" olarak kodladığını ve bu sayede üstel hızlanma (exponential speed-up) sağladığını belirtti. Bu yöntem, geleneksel metotların kapasitesinin kat kat üzerinde bir performans sergileyerek, normalde "imkansız" kabul edilen hesaplamaları saniyeler içinde tamamlayabiliyor.
ENERJİ TASARRUFU VE YAPAY ZEKA İ̇ÇİN YENİ UMUT
Bu teknolojik sıçramanın en heyecan verici uygulama alanlarından biri kayıpsız elektronik (dissipationless electronics) sistemleridir. Elektriği enerji kaybı ve ısı oluşumu olmadan iletebilen bu sistemler, günümüzde yapay zeka fırtınasıyla birlikte enerji talebi patlayan veri merkezlerinin soğutma ve güç sorununa kalıcı bir çözüm sunabilir. Araştırma ekibinin lideri Yardımcı Profesör Jose Lado, çalışmanın kuantum malzemeleri ile kuantum bilgisayarlar arasında üretken bir geri besleme döngüsü yarattığını vurguladı.
TOPOLOJİK KÜBİTLER VE GELECEĞİN BİLGİSAYARLARI
Araştırmanın odağında yer alan topolojik yarı-kristaller, gürültü ve dış müdahalelerden etkilenmeyen özel kuantum uyarılmalarına ev sahipliği yapıyor.
Bu özellik, hata payı düşük ve kararlı çalışan kuantum bilgisayar sistemleri için hayati önem taşıyan topolojik kübit (topological qubit) tasarımının anahtarını sunuyor.
Henüz teorik aşamada olan bu simülasyonların, Finlandiya'nın kuantum altyapısı (AaltoQ20) üzerinden gerçek kuantum donanımlarında test edilmesi ve pratik uygulamalara dönüştürülmesi hedefleniyor.