Kuantum bilgisayarların potansiyelini tam anlamıyla ortaya çıkarabilmek için onları daha büyük ölçekli ve kararlı hale getirmek gerekiyor. IBM'deki araştırmacı bir ekip, bu hedefe ulaşmada önemli bir adım attıklarını duyurdu.
Bu gelişme, kübitleri birbirine bağlayan uzun mesafeli kuplörlerle (L-kuplörler) ilgili. Klasik bilgisayarların temelini oluşturan bitlerin aksine, kuantum bilgisayarların kalbinde yer alan kübitler yalnızca 1 veya 0 ile sınırlı değil. Kuantum bilgisayarların ölçeğini büyütmek için birden fazla çipi L-kuplörlerle bağlamak, aynı mikroçipe daha fazla kübit yerleştirmeye çalışmaktan daha mantıklı bir yaklaşım.
Bu bağlantıların, kuantum bilgisayarlar açısından çok uzun mesafelerde, bu durumda 80 santimetre boyunca hassas kuantum bilgisini taşıyabilmesi gerekiyor. Araştırmacılar, süperiletken alüminyumdan yapılmış dört adet L-kuplör kullanarak iki adet 120 kübitlik çipi birbirine bağlamayı başardı. Bu bağlantı sonucunda ortalama %99, zirvede ise %99,29'luk bir aktarım doğruluğu elde edildi.
Bu, özellikle büyük kuantum çiplerinin veriyi birden fazla rota üzerinden aktarabildiği çok kanallı bir kurulum için önemli bir test niteliğinde. Araştırmacılar makalelerinde, önümüzdeki yıllarda kuantum bilgisayarların işlemci karmaşıklığı ve modül sayısı açısından önemli ölçüde büyüyeceğini belirtiyor. Bu tür makinelerin modüller arasında birçok benzer bağlantıya ihtiyaç duyacağını ve bu çalışmanın, modüller soğutma sistemine yerleştirildikten sonra büyük kübit işlemcileri arasında birden fazla L-kuplör oluşturmak için pratik bir yol sunduğunu vurguluyorlar.
Klasik bitler bir paranın yazı-tura atışına benzerken (1 veya 0), kübitler yazı, tura veya ölçülene kadar her ikisi arasında salınım durumunda olabilir. Bu durum, işlem gücünde katlanarak bir artış sağlıyor. L-kuplörlerin aktardığı şey ise kübitlerin kuantum durumları, yani bu salınım özellikleri.
Ekip ayrıca, kablolarının kullanım sırasında çok az enerji kaybettiğini, üç ısıtma ve soğutma döngüsü boyunca çalıştığını ve iki çip arasında dolaşıklık (entanglement) aktarabildiğini de gözlemledi. Araştırmacılar, bunun büyük kübit süperiletken işlemciler arasında çok kanallı bir kuantum ara bağlantısının ilk gösterimi olduğunu ve sunulan L-kuplör teknolojisinin modüler sistemleri ölçeklendirmek için uygulanabilir bir yapı taşı olduğunu belirtti.
IBM, kuantum bilgisayar alanında modüler yaklaşıma büyük önem veriyor. Bu çalışmada gösterilen kübitler ve L-kuplörler, şirketin kusursuz kuantum hesaplama yönündeki bir sonraki adımına yönelik ortaya koyduğu soğutmalı sistemlere entegre edilmeyi hedefliyor. Bu sistemler, kuantum hesaplama için gereken ultra soğuk sıcaklıkları sağlayabiliyor. Hedef, bu soğutma ünitelerinde yüzlerce kuantum çipini birleştirerek 2029 yılına kadar dünyanın ilk hataya toleranslı kuantum bilgisayarını sunmak.
Bu gelişme, kuantum bilgisayar sistemleri için doğru yönde atılmış bir adım olsa da, hala yapılacak çok iş var. Araştırmacılar, sinyal kalitesini etkileyen manyetik parazit gibi faktörler olduğunu ve L-kuplörlerin kullanıma hazır hale gelmeden önce daha fazla verimlilik artışına ihtiyaç duyulacağını belirtti. Bilgi aktarımı, hata düzeltme, hesaplama hızı ve donanım pratikliği gibi akıl karıştırıcı sayıda faktör kuantum bilgisayar geliştirme sürecinde rol oynuyor, ancak bu tür her gelişme, bir sonraki nesil hesaplama performansına bizi daha da yaklaştırıyor.
Araştırmacılar, dört adet yüksek doğruluklu L-kuplörün, modüler kuantum hesaplama için ölçeklenebilir kuantum ara bağlantılarına pratik bir yol sunduğunu vurguladı. Bu çalışma henüz hakemli incelemeden geçmedi, ancak ön baskısı arXiv'de mevcut.
