Kuantum Bilişimde Devrim Niteliğinde Gelişme
Bilim dünyası, kuantum bilgisayarların geliştirilmesindeki en büyük zorluklardan biri olan yüksek hata oranını önemli ölçüde azaltan bir başarıya imza attı. Hakemli bilimsel dergi APS Physical Review Letters‘ta yayımlanan makaleye göre, şimdiye dek kaydedilen en düşük kuantum hata oranı elde edildi. Bu oran yüzde 0,000015 olarak belirlendi, bu da yaklaşık 6,7 milyon işlemde yalnızca bir hata yapıldığı anlamına geliyor. Bu sonuç, aynı araştırma ekibinin 2014 yılında ulaştığı ve 1 milyon işlemde bir hata olan önceki rekora kıyasla neredeyse 10 katlık bir iyileşme sağlıyor.
‘Kuantum Gürültüsü’ Sorunu Büyük Ölçüde Çözüldü
Kuantum bilgisayarlarda meydana gelen ve sonuçların güvenilirliğini tehlikeye atan hatalar, genel olarak “gürültü” olarak adlandırılır. Bu gürültü, kuantum durumunun zamanla bozulması gibi fiziksel sınırlamalardan veya donanım ve kontrol sistemlerindeki kusurlardan kaynaklanabilir. Araştırma ekibi, doğa yasalarından kaynaklanan hataları tamamen ortadan kaldıramasa da, bilgisayar mimarisi ve kontrol yöntemlerinden doğan gürültüyü neredeyse sıfıra indirerek bu çığır açan sonuca ulaştı.
Oxford Üniversitesi’nden Molly Smith, Livescience’a yaptığı açıklamada, “Hata olasılığını bu denli azaltmak, kuantum hata düzeltme altyapısını ciddi ölçüde küçültüyor. Bu da gelecekteki kuantum bilgisayarların daha küçük, hızlı ve verimli olmasının önünü açıyor” ifadelerini kullandı. Smith, bu hassas kontrolün kuantum saatleri ve sensörler gibi diğer kuantum teknolojileri için de büyük faydalar sağlayacağını ekledi.
Foton Yerine ‘Tuzaklanmış İyon’ Teknolojisi
Bu başarıda kullanılan kuantum bilgisayar, yaygın foton tabanlı kübit mimarisi yerine “tuzaklanmış iyonlar” adı verilen özel bir platforma dayanıyor. Deneylerin oda sıcaklığında gerçekleştirilmesi, teknolojinin daha pratik ve entegre edilebilir hale gelmesine olanak tanıyor.
Yenilikçi Kontrol Mekanizması
Ekip, fotonları lazerle sabitlemek yerine, kalsiyum-43 iyonlarını mikrodalga kullanarak tuzakladı. Bu iyonlar, atomik saat gibi çalışan “hiper-ince” bir kuantum durumuna getirildi. Bu yaklaşım, kuantum kapıları olarak bilinen işlemlerin çok daha hassas bir şekilde yürütülmesini sağladı. Ayrıca, frekans ve genlik kaymalarını önlemek için geliştirilen özel bir algoritma, mikrodalgaların yarattığı gürültüyü sürekli olarak tespit edip düzeltti. Bu sayede kuantum işlemleri, fiziksel olarak mümkün olan en düşük hata oranında gerçekleştirildi.
Gelecek İçin Anlamı: Daha Düşük Maliyet ve Boyut
Bu yöntem sayesinde, tekli kuantum kapıları (single-gate qubit) ile yapılan işlemlerde neredeyse sıfır hatayla yüksek ölçekli hesaplamalar yapmak mümkün hale geliyor. Bu durum, mühendislerin sistem içinde sadece hata düzeltmeye ayrılan kübit sayısını azaltmasına imkan tanıyor. Sonuç olarak, bu gelişme hem kuantum bilgisayarların maliyetini düşürebilir hem de fiziksel boyutlarını küçültebilir.
Araştırma büyük umut vaat etse de, kuantum bilişim alanında çözülmesi gereken sorunlar devam ediyor. Özellikle çoklu kübit kapılarının (multigate) hata oranı, yaklaşık her 2 bin işlemde bir hata ile hâlâ yüksek seviyede. Bu nedenle, elde edilen başarı kullanılabilir ölçekte kuantum bilgisayarlara giden yolda dev bir adım olsa da, karmaşık hesaplamalar için aşılması gereken teknik engeller varlığını sürdürüyor.