Kuantum rastgeleliği için yeni yol, küçük bloklar, büyük devrim!

Kuantum bilgisayarlarda rastgelelik, yalnızca gürültü veya istenmeyen bir yan ürün değildir; güvenli şifreleme ve gelişmiş simülasyonlar için olmazsa olmaz bir güç kaynağıdır. Fakat gerçek kuantum rastgeleliği üretmek, bugüne dek çoğunlukla karmaşık, uzun işlem zincirleri ve kırılgan kuantum durumları gerektiriyordu. California Teknoloji Enstitüsü’nde (Caltech) çalışan bir ekip, alışılmışın dışında bir yöntemle bu yaklaşımı tersine çevirdi. Geliştirdikleri yöntemde, büyük bir kuantum sistemi yerine, çok daha küçük kübit blokları kısa süreli ve basit işlemlerle rastgeleleştiriliyor. Ardından bu bloklar, akıllı bir katmanlama yöntemiyle birbirine bağlanarak tüm sistemin adeta derin bir rastgele devreden geçmiş gibi davranması sağlanıyor.
Bu yenilikçi yaklaşım, kuantum donanımlarında yaygın olarak karşılaşılan hata ve bozulma riskini ciddi şekilde azaltıyor. Aynı zamanda, klasik yöntemlerle kıyaslandığında çok daha kısa sürede ve daha az enerjiyle yüksek kaliteli rastgelelik elde etmek mümkün hale geliyor. Araştırmacılar, elde ettikleri sonuçların “tüm kuantum çorbasını bir anda karıştırmaya gerek olmadığını” matematiksel olarak ispatladığını belirtiyor. Küçük bloklarda yapılan doğru karıştırma ve bunların başarılı biçimde birleştirilmesi, pratikte gerçek kuantum rastgeleliği üretmenin en güvenli ve kısa yolu olabilir.

Yeni teknikle hem donanım hem de teori değişiyor

Bu gelişme, hem kuantum bilgisayar donanımlarının gelişiminde hem de kuantum teorisinin anlaşılmasında önemli sonuçlar doğuruyor. Donanım açısından bakıldığında, karmaşık ve pahalı sistemlere gerek kalmadan, daha küçük ve verimli kuantum bilgisayarlar ile klasik sistemleri geride bırakmak mümkün olacak. Özellikle kriptografi, yapay zekâ tabanlı makine öğrenimi ve doğa süreçlerinin simülasyonu gibi alanlarda yeni nesil uygulamaların önü açılıyor.
Kuramsal olarak ise, kuantum rastgeleliğinin ve dolanıklığın ne kadar hızlı ortaya çıktığı, bilim insanlarının bu sistemlerden ne kadar anlam çıkarabileceğini sınırlıyor. Caltech ekibi, kimi kuantum sistemlerinin, doğaları gereği bazı yönlerini gözlemlemeyi neredeyse imkânsız hale getirdiğini matematiksel olarak gösterdi. Başka bir deyişle, rastgelelik ve karmaşıklık arttıkça, klasik ölçüm ve gözlem araçları yetersiz kalıyor.
Araştırmacılar şimdi, geliştirdikleri bu “sığ, blok tabanlı rastgelelik üretimi” yaklaşımını gerçek kuantum donanımları üzerinde test etmek istiyor. Böylece hem teorik sınırları hem de pratik uygulamaları daha iyi anlamak ve geleceğin kuantum deneylerinin sınırlarını çizmek mümkün olacak.