Ana Sayfa

Kuipu'lardan Kuantum Hesaplamaya: Düğümlerin Topolojisi

1 dk okuma

Frank Wilczek'in Wall Street Journal'daki makalesi, antik İnka medeniyetinin bilgi kaydetmek için kullandığı düğümlü iplerden oluşan "kuipu" sistemini modern fizik ve kuantum hesaplama ile şaşırtıcı bir şekilde ilişkilendiriyor. Kuipular, sayısal verileri onluk sistemde kaydeden tekstil belgeleridir ve Wilczek'e göre, günümüzün yazılı dillerinden, bilgisayarların ikili kodundan ve DNA/RNA dizilerinden farklı olarak, "topoloji" adı verilen benzersiz bir bilim dalını içerir. Topoloji, kararlı şekillerin ve yapıların bilimidir ve kuipulardaki düğümler arasındaki fark, tamamen topolojik bir kavramın en temel örneklerinden biridir.

Kuipular ile modern fizik ve hesaplama teorisi arasındaki bağlantı tam da topoloji aracılığıyla kuruluyor. Parçacıkların dünya çizgileri, İnka iplerinin modern eşdeğerleri olarak düşünülebilir. Eğer parçacıklar iki boyutta hareket ediyorsa ve zamana üçüncü bir boyut eklenirse, parçacıkların ardışık konumları zamanla bir eğri çizer; bu onların dünya çizgisidir. Birden fazla parçacık aynı anda gözlemlendiğinde, dünya çizgileri birbirine dolanarak matematikçilerin "örgüler" (braids) dediği yapıları oluşturabilir.

Wilczek, "anyon" adı verilen bazı parçacıkların, dünya çizgilerinin oluşturduğu örgüyü takip ederek bilgi depolayabileceğini öne sürüyor ve bunları "kuantum kuipular" olarak adlandırıyor. Anyonlar, Wilczek'in yaklaşık 40 yıl önce varlığını öngördüğü ve adlandırdığı, ancak deneysel olarak sadece iki yıl önce tespit edilen parçacıklardır. Başlangıçtaki basit kuantum kuipular çok fazla bilgi depolayamasa da, Microsoft araştırmacılarının Mart ayında çok daha yetenekli anyonlar geliştirdiğini duyurması, bu alandaki ilerlemenin hızını gösteriyor. Bu, uzaydaki eğrilerin topolojisinin hem antik bir kayıt sisteminde hem de en yeni kuantum biliminde ortaya çıkmasının çarpıcı bir örneğidir.

İçgörü

Antik bir bilgi kayıt sistemi olan kuipuların topolojik prensipleri, modern kuantum hesaplama ve bilgi depolama teknolojilerinde çığır açan anyon araştırmalarına ilham veriyor.

Kaynak