Bilim dünyası, kuantum bilişimde çığır açan bir gelişmeye tanıklık ediyor. Yapılan son çalışmalar, ışık parçacıkları (fotonlar) tarafından desteklenen bir fototonik kubitin (kuantum biti) oda sıcaklığında çalışırken kendi hatalarını tespit edip düzeltebildiğini gözler önüne serdi. Bu gelişme, ölçeklenebilir kuantum işlemcilerin önünü açan temel bir adım olarak değerlendiriliyor.
Son yayımlanan bir araştırmada, Kanadalı bir kuantum bilişim firmasının araştırmacıları, doğrudan silikon bir çip üzerinde "Gottesman–Kitaev–Preskill" (GKP) adı verilen özel bir kuantum durumu yaratmayı başardılar. GKP durumları, küçük hataların bile kolayca fark edilip düzeltilmesini sağlayan bir düzende, bilgiyi birden fazla foton üzerine dağıtan bir kuantum halidir. Bu sayede, her bir kubit kendi kendini düzeltebilir hale geliyor ve günümüzdeki hata düzeltme yöntemlerinde sıkça görülen, çok sayıda yedekli kubitin bir araya getirilmesi zorunluluğunu ortadan kaldırıyor.
Bilim insanlarına göre, bu hata toleranslı kuantum durumunun geleneksel çip üretimiyle uyumlu bir süreç kullanılarak ilk kez elde edilmesi, büyük bir dönüm noktası. Bu buluş, hata düzelten kuantum durumlarının, geleneksel bilgisayar çipleri üretmek için kullanılan aynı araçlarla üretilebileceği anlamına geliyor. Bu da güvenilir, oda sıcaklığında çalışabilen kuantum donanımlarının gerçeğe bir adım daha yaklaşmasını sağlıyor.
Kubit Soğutma Çıkmazı Aşılıyor
Günümüzde kullandığımız klasik bilgisayarların aksine, kuantum bilgisayarlar tamamen farklı bir prensiple çalışır. Klasik bilgisayarlar bilgiyi 1'ler veya 0'lar olarak ikili bitlerde saklarken, kuantum sistemleri hem 1 hem de 0 olabilen "süperpozisyon" halindeki kubitleri kullanır. Bu sayede, karmaşık hesaplamaları paralel olarak çözebilirler ve bir gün geleneksel sistemlerin ulaşamayacağı performans seviyelerine erişebilirler.
Ancak kubitler, doğası gereği son derece kırılgandır. Sıcaklıktaki en küçük dalgalanmalar, elektromanyetik radyasyon veya çevresel gürültü bile bir kubitin durumunu bozarak verilerin bozulmasına yol açabilir. Bu hassasiyete karşı koymak için çoğu kuantum sistemi, "tutarlılığı" (kubitlerin hesaplamaları gerçekleştirdiği kırılgan kuantum bağlantısı) sürdürmek amacıyla karmaşık soğutma sistemleri kullanarak mutlak sıfıra yakın (eksi 273.15 santigrat derece) sıcaklıklarda çalışır.
Bu soğutma, kuantum bilgisayarları hantal, pahalı ve ölçeklendirilmesi zor hale getirir. Kanadalı firmanın geliştirdiği bu yeni çözüm, fotonları (derin soğutma gerektirmeyen ışık parçacıkları) kullanarak bu sorunu ele alıyor ve silikon çipler üzerinde oda sıcaklığında çalışabilen kubitler inşa etmeyi amaçlıyor.
Ekibin GKP demonstrasyonu, başka bir önemli zorluğa, yani kuantum hata düzeltmeye de çözüm getiriyor. Günümüzdeki çoğu kuantum sistemi, hataları tespit etmek ve düzeltmek için birlikte çalışan birden fazla fiziksel kubit grubuna (mantıksal kubit olarak bilinir) dayanır. Yeni fototonik kubit, bu sorunu her bir kubit içinde düzeltmeyi hallederek aşıyor, böylece donanımı basitleştiriyor ve daha ölçeklenebilir tasarımların önünü açıyor.
Araştırmacılar, bu gelişmenin çip üretimi, bileşen tasarımı ve dedektör verimliliğindeki kayıp azaltma ve performans iyileştirmelerindeki son başarılarını gösteren önemli bir deneysel kilometre taşı olduğunu belirtiyorlar.
Şirket yetkilileri, bir sonraki zorluğun, fotonların çipin bileşenlerinden geçerken dağılması veya emilmesiyle meydana gelen optik kaybı azaltmak olduğunu dile getirdiler. Bu, daha kararlı ve verimli kuantum sistemleri için atılması gereken kritik bir adım.
