Kuantum Bilgisayarda Tarihi Başarı: Sadece Bir Hata ile 6,7 Milyon İşlem!

Kuantum Bilgisayarlarda Hata Oranını Düşürmede Önemli Bir İlerleme Sağlandı

Bilim insanları, kuantum bilgisayarların en büyük sorunlarından biri olan yüksek hata oranı sorununu aşmak için kaydedilen önemli bir gelişmeyi duyurdu.

Hakemli bilimsel dergi APS Physical Review Letters’ta yayımlanan bu araştırmada, bugüne kadar ulaşılan en düşük kuantum hata oranı tespit edildi: Yüzde 0,000015.

Bu oran, yaklaşık 6,7 milyon işlemde sadece bir hata anlamına geliyor.

Aynı araştırma ekibi, 2014 yılında elde ettikleri 1 milyon işlemde bir hata düzeyine göre neredeyse 10 kat daha iyi bir sonuç elde etti.

KUANTUM GÜRÜLTÜSÜ

Kuantum bilgisayarlarda ortaya çıkan hatalar “gürültü” olarak adlandırılıyor ve bu durum, bilgisayarın sağladığı sonuçların güvenilirliğini tehlikeye atabiliyor.

Bu hatalar, hem fiziksel sınırlamalardan (örneğin, kuantum durumunun zamanla bozulması veya bilgi sızması) hem de donanım ve kontrol yöntemlerindeki hatalardan kaynaklanıyor.

Araştırma ekibi, doğa yasalarına dayalı hataları tamamen ortadan kaldıramasa da, bilgisayar mimarisi ve kontrol yöntemlerinden kaynaklanan gürültüyü neredeyse sıfıra indirerek bu çığır açan başarısını elde etti.

Oxford Üniversitesi’nden Molly Smith, Livescience’a yaptığı açıklamada, “Hata olasılığını bu kadar azaltmak, kuantum hata düzeltme altyapısını önemli ölçüde küçültmektedir. Bu da gelecekteki kuantum bilgisayarların daha kompakt, hızlı ve verimli olmasını sağlayacaktır” dedi.

Smith ayrıca, bu hassas kontrolün kuantum saatleri ve sensörler gibi diğer kuantum teknolojileri için de faydalı olabileceğini vurguladı.

FOTONDAN İYONA

Çalışmada kullanılan kuantum bilgisayar, yaygın foton tabanlı kuantum bit (kübit) mimarisi yerine “tuzaklanmış iyonlar” kullanmayı tercih eden özel bir platformla çalışıyor. Deneyler, oda sıcaklığında gerçekleştirildi, bu da teknolojinin daha pratik ve entegre edilebilir hale gelmesini sağladı.

Ekip, fotonları lazerle sabitlemek yerine, kalsiyum-43 iyonlarını mikrodalga ile tuzakladı. Bu iyonlar, atomik saat gibi çalışan “hiper-ince” bir kuantum durumuna getirildi. Bu durum, kuantum kapılarının (yani işlemlerin) daha hassas bir şekilde gerçekleştirilmesine imkan tanıdı.

Olası frekans ve genlik kaymalarını engellemek amacıyla özel bir algoritma geliştirildi. Bu yazılım, mikrodalgaların sebep olduğu gürültüyü düzenli olarak tespit edip düzeltti. Böylelikle, araştırmacılar kuantum işlemleri fiziksel olarak mümkün olan en düşük hata oranında gerçekleştirmeyi başardı.

DAHA DÜŞÜK MALİYET

Bu yöntemle, artık tekli kuantum kapılarıyla (single-gate qubit) yapılan işlemlerde neredeyse sıfır hata ile yüksek ölçekli hesaplamalar yapmak mümkün hale geliyor. Bu durum, mühendislerin sistem içindeki hata düzeltme için ayrılan kübit sayısını azaltmasına olanak tanıyor. Dolayısıyla, bu başarı hem kuantum bilgisayarların maliyetini hem de boyutunu küçültebilir.

Araştırma umut veren bir gelişme olmasına rağmen, kuantum bilgi işlemde hâlâ çözülmesi gereken pek çok problem bulunmaktadır. Özellikle çoklu kübit kapılarının (multigate) hata oranı, yaklaşık her 2 bin işlemde bir hata olarak yüksek kalmaktadır.

Buna rağmen, bu araştırma kullanılabilir ölçekte kuantum bilgisayarlara doğru atılan kritik bir adım olarak değerlendiriliyor. Ancak karmaşık hesaplamalarda hâlâ aşılması gereken teknik engeller mevcut.