Kuantum bilgisayarların geleceği yeniden şekilleniyor. Yeni geliştirilen kübit tasarımı, daha az kübit ile daha güçlü ve hataya dayanıklı hesaplamaların önünü açıyor.



Kuantum bilgisayarların kendi hatalarını düzeltebilmesi için genellikle yüz binlerce kuantum biti (kübit) gerekiyor. Ancak Kanada merkezli kuantum bilişim girişimi Nord Quantique, bu ihtiyacı yalnızca yüzlerce kübite düşürebilecek yeni bir tasarım geliştirdiğini öne sürüyor.

Nord Quantique, tezinde iddialı olsa da bu hedefe ulaşmak için aşılması gereken ciddi teknik engeller bulunuyor.

Klasik bilgisayarlarda hata düzeltme, verinin birden fazla yerde saklanmasıyla sağlanıyor. Kuantum bilgisayarlarda benzer bir işlem için fazladan çok sayıda kübit gerekiyor. Julien Camirand Lemyre liderliğindeki Nord Quantique ekibi, “Temel yaklaşımımız, kendi içinde yedeklilik barındıran qubit’ler üretmek,” ifadesini kullanıyor.

Yeni Kübit Tasarımı ile Kuantum Bilgisayarlar Çağ Atlayabilir

Nord Quantique’in geliştirdiği yeni kübit modeli, mikrodalga radyasyonu taşıyan fotonların sıkıştığı süperiletken bir boşluktan oluşuyor. Bu fotonlar boşluk içinde ileri geri hareket ederek kuantum durumlarına bilgi kodlanmasına olanak sağlıyor.

Benzer yapılar daha önce de inşa edilmişti ancak bu çalışma, “çok modlu kodlama” (multimode encoding) içeren ilk örnek olarak öne çıkıyor.



Araştırmacılar, fotonların birden fazla özelliğini eşzamanlı kullanarak bilgi sakladı. Bu yöntem, kübitin yaygın kuantum hatalarına karşı daha dayanıklı olmasını sağlıyor.

Maryland Üniversitesi’nden Victor Albert, kuantum hata düzeltmenin genellikle iki şekilde sağlandığını açıklıyor: Daha fazla qubit kullanarak bilgiyi bir grup içerisinde yedeklemek ya da her bir qubit’in bilgi saklama kapasitesini artırmak.

Nord Quantique’in yöntemi, ikinci yaklaşıma dayanıyor; bilgiler, dört boyutlu matematiksel bir uzayda saklanıyor.

Daha Küçük ve Verimli Kuantum Mimarisi Mümkün

Nord Quantique, yeni tasarımın hata toleranslı kuantum bilgisayarları mevcut süperiletken devrelere dayalı modellere göre 50 kata kadar daha küçük hale getirebileceğini öngörüyor. Ayrıca aynı işlemleri gerçekleştirmek için gereken enerji miktarının onda biri kadar olması bekleniyor.

Ancak şu ana kadar bu yeni kübit yapısıyla yalnızca bir birim üzerinde deney yapıldığı ve gerçek bir hesaplama gerçekleştirilmediği belirtiliyor. Araştırma ekibi yalnızca çok modlu kodlamanın başarıyla çalıştığını doğruladı. Ölçeklenebilir kuantum hesaplama için daha kat edilmesi gereken uzun bir yol bulunuyor.



Delft Teknoloji Üniversitesi’nden Barbara Terhal, “Bu yöntemin hata toleranslı hesaplama açısından diğer yaklaşımlara göre daha avantajlı olup olmadığını söylemek için henüz erken,” değerlendirmesinde bulunuyor.

2029 Yılı Hedeflendi

Yale Üniversitesi’nden Michel Devoret ise, “Bu çalışma, kuantum hata düzeltme alanında devrimsel değil ama teknik yetkinliği gösteren önemli bir adımdır,” şeklinde görüş bildiriyor.

Lemyre, şu anda daha fazla qubit inşa etmeye ve mevcut tasarımı geliştirmeye odaklandıklarını belirtiyor. Ekip, kübit içinde saklanan bilginin aktif olarak işlenmesine olanak tanıyacak “mükemmelleştirme mekanizmaları” eklemeyi hedefliyor.

Şirket, 2029 yılına kadar 100’ün üzerinde hata toleranslı kübit barındıran pratik bir kuantum bilgisayar üretmeyi planlıyor.

Kaynak: New Scientist