Kuantum hesaplama alanında yapılan yeni bir keşif, geleceğin güçlü kuantum bilgisayarlarının temelini oluşturan 'qubit'lerin güvenilirliğini önemli ölçüde artırma potansiyeli taşıyor.
Kuantum hesaplamada en büyük zorluklardan biri, 'hata toleransı' meselesidir. Kuantum bilgisayarlardaki bilgi birimleri olan qubitler, dış ortamdan gelen etkileşimler nedeniyle 'gürültülüdür' ve kolayca kuantum bilgilerini kaybedebilirler. Bu duruma 'dekoherans' denir. Bu nedenle, hata toleransı teknolojilerini uygulayarak qubitlerin güvenilirliğini artırmak, araştırmaların merkezinde yer almaktadır.
Özellikle 'bit-flip' (bir qubit'in 0 veya 1 ölçülme olasılıklarını değiştirmesi) olarak adlandırılan hata oranlarını baskılamak önemli bir hedefti. Ancak daha önce bu, 'faz-flip' (bir qubit'in pozitif veya negatif olma olasılıklarını değiştirmesi) hatalarında artışa yol açıyordu.
'Kedi qubitler', Schrödinger'in kedisi düşünce deneyinin süperpozisyon ilkesini taklit eden bir qubit türüdür. Bu düşünce deneyi, bir kutudaki kedinin doğrudan gözlemlenene kadar hem canlı hem de ölü durumda olabileceğini öne sürer.
Kedi qubitler, bit-flip hatalarını azaltmak ve dolayısıyla hata düzeltme için gereken kaynakları düşürmek amacıyla tasarlanmıştır. Bu tür qubitler çeşitli araştırma ekipleri tarafından incelenmektedir.
Daha önceki çalışmalarda kedi qubitlerin 138 milisaniyelik bir bit-flip ömrü elde edebildiği gösterilmişti.
Ancak yeni bir araştırmada, bilim insanları kedi qubitleri stabilize etmenin yeni bir yolunu belirlediler. Bu yöntemle bit-flip koruması 160 kata kadar artırılarak kedi qubit ömrünün 22 saniyeye çıkması sağlandı. Faz-flip oranı üzerindeki etkisi ise minimum düzeyde kaldı.
Araştırma ekibi, bu başarıyı kedi qubitlerinin kuantum durumlarını sıkıştırarak ('squeezing') iki durum arasındaki çakışmanın daha az olmasını sağlayarak elde etti. Bu sıkıştırılmış kedi qubitleri için, foton sayısı arttıkça bit-flip hata oranında belirgin bir düşüş gözlemlediler.
Bu araştırmada gösterilen teknik, özellikle kullanışlıdır çünkü mevcut devre tasarımında herhangi bir değişiklik gerektirmez. Kedi qubitlerini 'sıkıştırma' tekniği, hata düzeltmeyi önceki yöntemlere göre daha az kaynak yoğun hale getirecektir.
Araştırmanın bir sonraki aşaması, hem bit-flip hem de faz-flip hatalarının verimli bir şekilde yönetilebildiği evrensel hata toleranslı kuantum hesaplamayı geliştirmeyi hedeflemektedir. Bu, kimya ve malzeme bilimi gibi alanlarda pratik uygulamaların önünü açabilir.
