Uluslararası bir bilim insanı ekibi tarafından, bilim adamlarının yardımıyla alışılmadık yeni bir molekül türü yaratıldı. kuantum bilgisayarlarteknolojinin pratik uygulamasına doğru bir adım atıyor.
Science dergisinde yayınlanan yeni bir makalede ekip, molekülün yarı-Möbius elektronik topolojisini tanımladı; burada elektronlar, molekülün yapısını önemli ölçüde değiştiren tirbuşon benzeri bir hareketle molekülün içinde hareket ediyor. kimyasal davranış. Bu olay o kadar olağandışıydı ki, yalnızca kuantum hesaplama simülasyonlar bunu tam olarak açıklayabilir ve araştırmacıların hem kimyayı hem de kuantum hesaplamayı ilerletmesine olanak sağlayabilir.
Kuantum Hesaplama Gerekli
Ekibin çalışması, elektronların bir molekül içindeki hareketinin doğada gözlemlenmeyen şekillerde tasarlanabileceğini göstererek elektronik topolojiye yeni bakış açıları sunuyor.
Kuantum hesaplama uzun süredir laboratuvar gösterilerinin ve sınırlı kamuya açık teknoloji vitrinlerinin ötesine geçmek için çabalasa da, bu araştırma teknolojinin pratik bir kullanımını temsil ediyor. Araştırmacılara göre problem özellikle kuantum hesaplamaya uygun çünkü teknoloji kuantum moleküler davranışının doğrudan temsiline izin veriyor. Sonuç olarak, kazanılan içgörülerin geleneksel hesaplama yöntemleriyle yeniden üretilmesi zor, hatta imkansız olabilir.
“Önce yaratılabileceğini düşündüğümüz bir molekül tasarladık, sonra onu inşa ettik ve ardından onu ve egzotik özelliklerini bir kuantum bilgisayarla doğruladık.” dedi Alessandro CurioniIBM Üyesi, Avrupa ve Afrika Başkan Yardımcısı ve IBM Research Zürih Direktörü.
Curioni, “Bu, ünlü fizikçi Richard Feynman’ın onlarca yıl önce ortaya koyduğu rüyaya doğru atılmış bir adımdır” diye ekledi Curioni, “kuantum fiziğini en iyi şekilde simüle edebilecek bir bilgisayar yapmak ve kendisinin de söylediği gibi, ‘Altta bolca yer var’ diye bir gösteri yapmak.”
Curioni, “Bu araştırmanın başarısı, bu vizyona doğru atılmış bir adıma işaret ederek, dünyamızı ve onun içindeki maddeyi keşfetmenin yeni yollarına kapı açıyor” dedi.
Molekülün Oluşturulması
Proje, olağandışı molekülü üretmek için IBM ile Oxford Üniversitesi arasında ortak bir çabaydı. Oxford’daki araştırmacılar önce bir öncü sentezlediler ve bu daha sonra IBM’e teslim edildi. Burada bilim insanları, mutlak sıfıra yakın tutulan ultra yüksek vakumlu bir ortamda kalibre edilmiş voltaj darbeleri kullanarak C₁₃Cl₂ molekülünü her seferinde bir atom olacak şekilde bir araya getirdiler.
Oluşturulan molekülle birlikte araştırmalar başladı. Taramalı tünelleme mikroskobu ve atomik kuvvet mikroskobu gibi gözlem teknikleri, verileri yorumlamak için kuantum hesaplamayla birleştirildi. Araştırmacılar, 90 derece bükülen ve ancak dört tam döngüden sonra orijinal aşamasına dönen bir elektronik imza gözlemlediler.
Şaşırtıcı bir şekilde ekip, bükülmenin saat yönünde, saat yönünün tersine ve hatta bükülmemiş durumlar arasında değiştirilebileceğini buldu. Bu, elektronik topolojinin basitçe keşfedilmekten ziyade kasıtlı olarak manipüle edilebileceğine dair kanıt sağladı.
Kuantum Hesaplama İçin Bir Görev
Araştırmacılara göre molekülün neden bu şekilde davrandığını anlamak, geleneksel bilgi işlem sistemlerinden ziyade kuantum bilgisayarlara daha uygun olduğunu kanıtladı. Molekülün derinlemesine dolaşmış elektronlarının tümü birbirini eş zamanlı olarak etkileyerek katlanarak büyüyen bir karmaşıklık düzeyi yaratır.
Bu etkileşimlerin klasik bilgisayarlarla modellenmesi, bu tür etkileşimleri birler ve sıfırlara dayalı basitleştirilmiş modeller kullanarak temsil etmesi gereken ikili sistemleri hızla zorlayacaktır.
Kuantum bilgisayarlar ise aksine, ikili bitler yerine kübitler olarak bilinen birimlere dayanır. Bu kübitler, bilgisayarların elektron sistemlerini yönetenlere benzer kuantum mekaniği ilkelerini kullanarak çalışmasına olanak tanıyarak kuantum aktivitesinin daha doğrudan temsil edilmesini sağlar.
Ekip, kuantum işlem birimlerinin geleneksel CPU’lar ve GPU’larla birlikte kullanıldığında en etkili olduğunu bildiriyor. Bu hibrit yaklaşım, araştırmacıların karmaşık sorunları bileşenlere ayırmasına ve her bir parçayı, onu çözmeye en uygun bilgisayar mimarisine atamasına olanak tanır.
Kuantum hesaplama analizinden birkaç önemli teknik keşif elde edildi. Bunların arasında, molekülün yarı-Möbius topolojisinin tanınmasını sağlayan, elektron ekleriyle oluşturulan sarmal moleküler yörüngelerin tanımlanması da vardı. Kuantum simülasyonları, olağandışı yapıdan sarmal bir sözde Jahn-Teller etkisinin sorumlu olduğunu da ortaya çıkardı.
Regensburg Üniversitesi Fizik Profesörü Dr. Jascha Repp, “Kuantum donanımının sadece demolar değil gerçek bilim de yaptığı bir projenin parçası olduğum için gerçekten heyecanlıyım” dedi. “Küçük bir molekülün, klasik olarak simüle edilmesi zor olan bu kadar karmaşık bir elektronik yapıya sahip olabilmesi ve neredeyse aklınızı karıştıracak kadar çarpık ve tuhaf olması büyüleyici.”
Kağıt, “Yarı Möbius Topolojisine Sahip Bir Molekül“diye ortaya çıktı Bilim 5 Mart 2026’da.
Ryan Whalen The Debrief için bilim ve teknolojiyi ele alıyor. Tarih alanında yüksek lisans derecesine ve Kütüphane ve Bilgi Bilimi alanında yüksek lisans derecesine ve Veri Bilimi sertifikasına sahiptir. Kendisiyle [email protected] adresinden iletişime geçebilir ve onu Twitter’da @mdntwvlf adresinden takip edebilirsiniz.
Source link
