Bilim insanları, kuantum bilgisayarların önündeki en büyük manilerden biri olan yüksek kusur oranı problemini aşma uğraşlarında değerli bir adım attı.
Hakemli bilimsel mecmua APS Physical Review Letters’ta yayınlanan araştırmada, şimdiye kadar kaydedilen en düşük kuantum kusur oranı elde edildi: Yüzde 0,000015.
Bu oran yaklaşık 6,7 milyon süreçte sırf bir yanılgı manasına geliyor.
Söz konusu muvaffakiyet, tıpkı araştırma takımının 2014’te ulaştığı bir evvelki rekor olan 1 milyon süreçte bir yanılgı seviyesine nazaran neredeyse 10 kat düzgünleşme demek.
KUANTUM GÜRÜLTÜSÜ
Kuantum bilgisayarlarda ortaya çıkan yanlışlara “gürültü” ismi veriliyor. Bu da bilgisayarın verdiği sonuçların güvenilmez hâle gelmesine neden olabiliyor.
Bu yanlışlar hem fizikî sınırlamalardan (örneğin kuantum durumunun vakitle bozulması yahut bilgi sızması) hem de donanım ve denetim prosedürlerindeki kusurlardan kaynaklanıyor.
Araştırma takımı, tabiat maddelerine bağlı yanılgıları büsbütün ortadan kaldıramasa da, bilgisayarın mimarisi ve denetim sistemlerinden kaynaklanan gürültüyü neredeyse sıfıra indirerek bu çığır açan sonucu elde etti.
Oxford Üniversitesi’nden Molly Smith, Livescience’a yaptığı açıklamada, “Hata mümkünlüğünü bu kadar azaltmak, kuantum kusur düzeltme altyapısını önemli ölçüde küçültüyor. Bu da gelecekteki kuantum bilgisayarların daha küçük, süratli ve verimli olmasının önünü açıyor” dedi.
Smith ayrıyeten bu hassas denetimin, kuantum saatleri ve sensörler üzere başka kuantum teknolojileri için de yararlı olacağını vurguladı.
FOTONDAN İYONA
Çalışmada kullanılan kuantum bilgisayar, yaygın olan foton tabanlı kuantum bit (kübit) mimarisi yerine “tuzaklanmış iyonlar” kullanan özel bir platforma dayanıyor. Üstelik deneyler oda sıcaklığında gerçekleştirildi, bu da teknolojinin daha pratik ve entegre edilebilir olmasını sağladı.
Ekip, fotonları lazerle sabitlemek yerine, kalsiyum-43 iyonlarını mikrodalga kullanarak tuzakladı. Bu iyonlar daha sonra atomik saat üzere çalışan “hiper-ince” bir kuantum duruma getirildi. Bu durum, kuantum kapılarının (yani işlemlerin) daha hassas yapılabilmesini sağladı.
Oluşabilecek frekans ve genlik kaymalarını engellemek için de özel bir algoritma geliştirildi. Bu yazılım, mikrodalgaların ürettiği gürültüyü sistemli olarak tespit edip düzeltti. Böylelikle, araştırmacılar kuantum süreçleri fizikî olarak mümkün olan en düşük kusur oranında gerçekleştirmeyi başardı.
DAHA DÜŞÜK MALİYET
Bu prosedürle artık tekli kuantum kapılarıyla (single-gate qubit) yapılan süreçlerde neredeyse sıfır yanılgı ile yüksek ölçekli hesaplamalar mümkün hale geliyor. Bu da mühendislerin sistem içinde sırf yanılgı düzeltmeye ayrılan kübit sayısını azaltmasına imkan tanıyor. Münasebetiyle, bu muvaffakiyet hem kuantum bilgisayarların maliyetini hem de boyutunu küçültebilir.
Araştırma umut verici olsa da, kuantum bilgi süreçte hala çözülmesi gereken problemler var. Bilhassa çoklu kübit kapılarının (multigate) yanılgı oranı hâlâ yüksek: Yaklaşık her 2 bin süreçte bir kusur.
Bu nedenle, araştırma kullanılabilir ölçekte kuantum bilgisayarlara yanlışsız atılmış çok değerli bir adım olsa da karmaşık hesaplamalarda hâlâ aşılması gereken teknik mahzurlar mevcut.
