(Resim: Funtap / Shutterstock.com)
Google'ın yeni bir kuantum çipi, kuantum hesaplamanın önündeki en büyük engeli ortadan kaldırabilir. Hata oranı saniyelerden saatlere kadar önemli ölçüde azaldı.
Kuantum bilgisayarlar devrim niteliğinde ilerlemeler vaat ediyor ancak kubit tabanlı sistemler hala kararsız ve hataya oldukça açık. Google, bu sorunun çözümüne yönelik önemli bir adım attığını söylüyor.
Duyuru
Yakın zamanda tanıtılan Willow adlı kuantum çipiyle Google mühendisleri hata işlemede bir dönüm noktasına ulaştı. Spesifik olarak, tek bir mantıksal kübiti o kadar sabit tutmayı başardılar ki, hatalar belki de saatte yalnızca bir kez meydana geliyor. Bu, hataların birkaç saniyede bir meydana geldiği önceki sistemlere göre çok büyük bir gelişmedir.
Qubit'ler: Kuantum bilgisinin hassas yapı taşları
Qubit'ler kuantum bilginin yapı taşlarıdır. 1 veya 0'ı depolayan klasik bitlerin aksine, kübitler 1'i, 0'ı veya her ikisini de aynı anda depolayabilir. Bu süperpozisyon, klasik bilgisayarların çözemediği sorunları çözen algoritmalar için güçlü bir araçtır.
Ancak kübitler çok hassastır. Süperpozisyonları çevreleriyle iç içe geçerek matematiksel özelliklerini kaybetme eğilimindedir. Günümüzün sistemleri %99,9 güvenilirdir ancak pratik uygulamalarda hata oranının trilyonda bir olması gerekir.
Kırılgan kübitlerdeki hataları düzeltmek için araştırmacılar, bir dizi dolaşık parçacık boyunca mantıksal bir kübit yerleştiriyor. Ancak bu yalnızca ek fiziksel kübitlerin hataları, onlara neden olduklarından çok daha hızlı düzeltmeleri durumunda işe yarar.
Google'ın Willow ile yaptığı da tam olarak buydu. Google araştırmacıları Michael Newman ve Kevin Satzinger, “Kodlanmış kübitlerimizi 3×3'ten 5×5'e ve 7×7 fiziksel kübit ızgarasına yükselttiğimizde, kodlanmış hata oranı iki kat bastırılıyor” diye yazıyor.
Çinli araştırmacılar zaman kristallerine güveniyor
Çin'de daha kararlı kuantum bilgisayarlara yönelik yoğun araştırmalar da yürütülüyor. Yakın zamanda bir fizikçi ekibi deneysel olarak bir kuantum işlemcinin özel bir “zaman kristali” gibi davranmasını sağlamayı başardı.
Zaman kristalleri, uzayda değil, zamanda tekrarlanan desenlere sahip parçacık topluluklarıdır. Sallanan bir bebek gibi periyodik olarak kendi hızlarında hareket ederler, ancak herhangi bir dış itmeye ihtiyaç duymazlar.
Çinli araştırmacılar süper iletken bir kuantum bilgisayarını “topolojik zaman kristali” gibi davranacak şekilde programladılar. Sarkacın karakteristik hareketi, tüm sistemin kütle özelliği olan kuantum dolaşıklığa bağlı olarak ortaya çıkar. Bu, yerel müdahalelere karşı daha az duyarlı olmasını sağlar.
Testler, sistemin simüle edilmiş ortam gürültüsünde bile nispeten kararlı kaldığını göstermiştir. Kuantum sistemlerinin bu olağandışı şekilde davranacak şekilde kontrol edilebileceğini göstermek, daha sağlam ve daha az hataya açık kuantum bilgisayarlara doğru önemli bir adım olabilir.
Pratik kuantum bilgisayarlara giden uzun yol
Yani hem Google hem de Çinliler büyük ilerleme kaydetti. Her iki yaklaşım da kuantum bilgisayarların kararlılığını ve güvenilirliğini artırmayı amaçlıyor. Kübit üretimi, kalibrasyonu ve tasarımında onlarca yıldır yaşanan ilerlemelere rağmen sistemler hâlâ hataya oldukça yatkındır.
Google araştırmacıları Newman ve Satzinger şöyle yazıyor: “Kuantum hata düzeltmesi şu anda işe yarıyor gibi görünüyor, ancak bugünün binde birlik hata oranları ile yarın gerekli olacak trilyonda birlik hata oranları arasında büyük bir fark var.” .
Kuantum bilgisayarların pratik hale gelmesinden önce hala kat edilmesi gereken uzun bir yol var. Daha iyi donanıma, daha fazla kübite ve daha iyi algoritmalara ihtiyaç var.
Google'ın yeni bir kuantum çipi, kuantum hesaplamanın önündeki en büyük engeli ortadan kaldırabilir. Hata oranı saniyelerden saatlere kadar önemli ölçüde azaldı.
Kuantum bilgisayarlar devrim niteliğinde ilerlemeler vaat ediyor ancak kubit tabanlı sistemler hala kararsız ve hataya oldukça açık. Google, bu sorunun çözümüne yönelik önemli bir adım attığını söylüyor.
Duyuru
Yakın zamanda tanıtılan Willow adlı kuantum çipiyle Google mühendisleri hata işlemede bir dönüm noktasına ulaştı. Spesifik olarak, tek bir mantıksal kübiti o kadar sabit tutmayı başardılar ki, hatalar belki de saatte yalnızca bir kez meydana geliyor. Bu, hataların birkaç saniyede bir meydana geldiği önceki sistemlere göre çok büyük bir gelişmedir.
Qubit'ler: Kuantum bilgisinin hassas yapı taşları
Qubit'ler kuantum bilginin yapı taşlarıdır. 1 veya 0'ı depolayan klasik bitlerin aksine, kübitler 1'i, 0'ı veya her ikisini de aynı anda depolayabilir. Bu süperpozisyon, klasik bilgisayarların çözemediği sorunları çözen algoritmalar için güçlü bir araçtır.
Ancak kübitler çok hassastır. Süperpozisyonları çevreleriyle iç içe geçerek matematiksel özelliklerini kaybetme eğilimindedir. Günümüzün sistemleri %99,9 güvenilirdir ancak pratik uygulamalarda hata oranının trilyonda bir olması gerekir.
Kırılgan kübitlerdeki hataları düzeltmek için araştırmacılar, bir dizi dolaşık parçacık boyunca mantıksal bir kübit yerleştiriyor. Ancak bu yalnızca ek fiziksel kübitlerin hataları, onlara neden olduklarından çok daha hızlı düzeltmeleri durumunda işe yarar.
Google'ın Willow ile yaptığı da tam olarak buydu. Google araştırmacıları Michael Newman ve Kevin Satzinger, “Kodlanmış kübitlerimizi 3×3'ten 5×5'e ve 7×7 fiziksel kübit ızgarasına yükselttiğimizde, kodlanmış hata oranı iki kat bastırılıyor” diye yazıyor.
Çinli araştırmacılar zaman kristallerine güveniyor
Çin'de daha kararlı kuantum bilgisayarlara yönelik yoğun araştırmalar da yürütülüyor. Yakın zamanda bir fizikçi ekibi deneysel olarak bir kuantum işlemcinin özel bir “zaman kristali” gibi davranmasını sağlamayı başardı.
Zaman kristalleri, uzayda değil, zamanda tekrarlanan desenlere sahip parçacık topluluklarıdır. Sallanan bir bebek gibi periyodik olarak kendi hızlarında hareket ederler, ancak herhangi bir dış itmeye ihtiyaç duymazlar.
Çinli araştırmacılar süper iletken bir kuantum bilgisayarını “topolojik zaman kristali” gibi davranacak şekilde programladılar. Sarkacın karakteristik hareketi, tüm sistemin kütle özelliği olan kuantum dolaşıklığa bağlı olarak ortaya çıkar. Bu, yerel müdahalelere karşı daha az duyarlı olmasını sağlar.
Testler, sistemin simüle edilmiş ortam gürültüsünde bile nispeten kararlı kaldığını göstermiştir. Kuantum sistemlerinin bu olağandışı şekilde davranacak şekilde kontrol edilebileceğini göstermek, daha sağlam ve daha az hataya açık kuantum bilgisayarlara doğru önemli bir adım olabilir.
Pratik kuantum bilgisayarlara giden uzun yol
Yani hem Google hem de Çinliler büyük ilerleme kaydetti. Her iki yaklaşım da kuantum bilgisayarların kararlılığını ve güvenilirliğini artırmayı amaçlıyor. Kübit üretimi, kalibrasyonu ve tasarımında onlarca yıldır yaşanan ilerlemelere rağmen sistemler hâlâ hataya oldukça yatkındır.
Google araştırmacıları Newman ve Satzinger şöyle yazıyor: “Kuantum hata düzeltmesi şu anda işe yarıyor gibi görünüyor, ancak bugünün binde birlik hata oranları ile yarın gerekli olacak trilyonda birlik hata oranları arasında büyük bir fark var.” .
Kuantum bilgisayarların pratik hale gelmesinden önce hala kat edilmesi gereken uzun bir yol var. Daha iyi donanıma, daha fazla kübite ve daha iyi algoritmalara ihtiyaç var.