Heisenberg Spin Zincirleri ve KSEA Etkileşiminde Kuantum Koherensliği Keşfetmek

Ozan S. Sarıyer

Alev Şahintaş

Hüseyin Türker

Tüm dünyada Kuantum’un 2.devrimi ile Kuantum hesaplama alanında bir yarış başlamıştır. Günümüz teknolojisi ile kuantum mekaniğini temel alan kuantum bilgisayarları, bebek adımları ile gelişmeye başlamış, büyüyen dev adımlarla da gelişme sürecini sürdürmektedir. Saf kuantum bilgisayarları gelişirken, klasik bilgisayarların uzun işlem sürelerinde çözdüğü problemleri, Kuantum Tavlamanın istatistiksel verilerini kullanarak daha hızlı hesaplama yapabilen “Hibrit” bilgisayarlar hemen çözmeye hazırdır. Kuantum tavlama, geliştirilen yöntemlerle, (Ising Model, Binary Quadratic Model, Quadratic unconstrained Binary Optimizasyon) yoğun bir şekilde kullanılmaya başlamıştır. Bu amaçla, D-Wave, IBM, Rigetti, Qilimanjaro gibi firmalar bu alanda yoğunlaşmışlardır. Bu firmaların çözümleri (D-Wave’in Dimod, Networkx vb.) gelişmeye katkı vermektedirler. Atatürk’ün emaneti olan Türkiye Cumhuriyeti’nin 100’üncü yılında, Türkiye’de, kuantum hesaplama ve kuantum tavlamaya dönük farkındalık yaratmak için bu makaleyi yazma ihtiyacı doğmuştur. Quantum alanında yürütülen araştırmaların yakın gelecekteki amacının çözüm bekleyen endüstriyel uygulamalar için kuantum tavlama temelinde hazırlanacak yazılımların geliştirilmesi yönünde olacağı düşünülmektedir. Bu makalede ele alınan hususlar, literatürde yaygın olarak referans yapılan kaynaklardan derlenmiştir. Kuantum hesaplama ve Kuantum tavlamanın, yapısı, nasıl çalıştığı, hangi çözüm platformlarının olduğu, avantajları ve kısıtları okuyucuya aktarılmıştır.

Ferid Akbaş

ÖZET KUANTUM SP˙IN S˙ISTEMLER˙INDE DOLA ¸SIKLIK VE KUANTUM TELEPORTASYON Ferid AKBA ¸S Yüksek Lisans Tezi, Fizik Anabilim Dalı Tez Danı¸smanı: Dr. Ögr. Üyesi Cenk AKYÜZ ˘ 2019, 103 sayfa Kuantum enformasyon teorisinin önemli bir özelligi olan kuantum dola¸sıklık ˘ oldukça geni¸s bir uygulama alanına sahiptir. Sistemin dola¸sık olma özelligi˘ kullanılarak bilginin teleportasyonu günümüzde hem teorik hem de deneysel olarak çalı¸sılan önemli konulardan biri olmu¸stur. Heisenberg spin sistemleri de dola¸sıklıgın olu¸sturulmasında ve bu dola¸sık sistemlerin bir kuantum kanalı olarak ˘ kullanılıp, teleportasyonun gerçekle¸stirilmesinde ara¸stırılması gereken bir önem ta¸sır. Bu motivasyondan hareketle tezimizde öncelikle dört kubitten olu¸san J1 −J2 Heisenberg XXX sistemi kullanılarak, bu sistemin hem en yakın kom¸su hem de ikinci en yakın kom¸su kubitleri arasındaki dola¸sık kuantum kanalları aracılıgıyla, ˘ dola¸sık bir kuantum durumunun teleportasyonunu inceledik. Sonrasında ise aynı incelemeleri dört spinden olu¸san spin( 1 2 ,1) karma spin J1 − J2 Heisenberg XXX sistemi için gerçekle¸stirdik. Sisteme ekledigimiz ˘ Dx ve Dz gibi DM etkile¸smeleri ve Bz manyetik alanı gibi parametrelerle teleportasyonun en etkin ¸sekilde gerçekle¸stirilebilmesi için olası durumları belirlemeye çalı¸stık. Elde edilen sonuçlardan genelde ikinci en yakın kom¸su kubitler arasındaki kuantum kanalı kullanılarak yapılan teleportasyonun daha iyi oldugu görülmü¸stür. Dört ˘ kubitlik sistem için Dx parametresinin Dz’ye göre dü¸sük sıcaklıklarda teleportasyon üzerinde daha etkin oldugu anla¸sılırken hem dört kubitlik hem de karma spin ˘ sistemlerinde dü¸sük manyetik alan degerleri için dü¸sük olmayan belli sıcaklıklara ˘ kadar iyi teleportasyon sonuçlarına ula¸sılmı¸stır.

Taro Asano

Serkan Akkoyun, A. A. Billur, Murat Bursal

Heisenberg belirsizlik ilkesi ile doğrudan ilişkili olan kuantum mekaniksel sıra değiştirme bağıntıları, öğrencilerin kuantum mekaniğini anlamaları açısından büyük bir öneme sahiptir. Lisans programlarında genellikle teorik olarak verilen, modern fizik ve kuantum fiziği derslerinde kullanılan işlemci formalizmi, çoğu kez soyut olarak kalmakta ve öğrenciler tarafından yeterince anlaşılamamaktadır. Bu çalışma kapsamında, kuantum mekaniksel olguların geometrik optik araçları vasıtasıyla incelenebileceğinden yola çıkılarak sıra değiştirme bağıntılarının deneysel bir yöntem kullanılarak somutlaştırılması ve bu yolla daha kolay ve kalıcı öğrenmelerin sağlanması hedeflenmiştir. Deney içeriği ve matematiksel formalizm, çalışma içerisinde konuyla ilgili referans kitaplarla ilişkilendirilerek açıklanmıştır. Çalışma kapsamında kullanılan deney araçlarının kolay erişilebilir ve ekonomik olmalarına özen gösterilmiştir. Bu deneyin, kuantum fiziği içerikli derslerin verildiği başta fizik, fizik öğretmenliği ve fen bilgisi öğretmenliği programları olmak üzere, ilgili laboratuar uygulamalarında ve teorik dersleri destekleyen gösteri deneyi formatında kullanılabileceği düşünülmektedir.