Kuantum Hesaplamanın Doğrulama Yöntemlerinden Biri Olan Kübit Ömrü Uzuyor

Kuantum hesaplama, klasik bilgisayarların tamamlamak için mücadele edeceği kısa denklemler yaparak devrim niteliğinde bir araç olmayı vaat ediyor. Yine de kubit olarak bilinen kuantum cihazı hataya meyilli hassas bir nesnedir.

Hesaplamalar için yeterince kübiti ideal durumunda yeterince uzun süre tutmak, şimdiye kadar bir zorluk olarak karşımıza çıktı.

Yeni bir deneyde, bilim insanları bir kübiti bu durumda normalden iki kat daha uzun süre tutabildiler. Yol boyunca, fazlalık ve hata giderme için alan sunarak kuantum bilgilerini daha uzun süre bozulmadan tutan bir süreç olan kuantum hata düzeltmesinin (QEC) pratikliğini gösterdiler.

QEC fikri 90'ların ortalarından beri var, ancak şimdi gerçek zamanlı olarak çalıştığı gösterildi. Deneyin başarısının bir nedeni, hata düzeltme rutininde ince ayar yapmak için makine öğrenimi yapay zekâ algoritmalarının tanıtılmasıydı.

Connecticut'taki Yale Üniversitesi'nden fizikçi Michel Devoret, "İlk kez, sistemi daha yedekli hale getirmenin ve kuantum hatalarını aktif olarak tespit edip düzeltmenin kuantum bilgisinin dayanıklılığında bir kazanç sağladığını gösterdik" diyor.

Qubit'ler, kuantum durumlarının bir karışımında var oldukları için nesnelerdir. Klasik nesnelerin mutlak durumlara sahip olabildiği durumlarda, aynı durumun bir kübit versiyonu en iyi olasılık kullanılarak açıklanabilir. Bir kübit diğer kübitlerle etkileşime girdikçe, olasılıkları hesaplama açısından yararlı şekillerde birbirine karışır.

Ne yazık ki, durumlarını kararlaştırılmamış bir nesneyle iç içe geçirebilen sadece diğer kübitler değil. Ortamdaki her şey, potansiyel olarak bu hassas olasılıkları etkileyen ve hatalara yer açan 'gürültü' görevi görür.

Bilim insanlarının QEC'yi uygulamakta zorlanmasının bir nedeni, kendi hatalarını ortaya çıkarabilmesidir. Hata düzeltme için sağlanan ekstra alan, kübiti çevredeki ortamdan gelen parazitlere karşı daha savunmasız hale getirebilir.

Pek çok kuantum fiziği deneyi gibi, bu deney de ultra soğuk sıcaklıklarda gerçekleştirildi. Qubit'i mümkün olduğunca korumak için kurulumun dikkatli bir şekilde kontrol edilmesi gerekir.

Hatası düzeltilmiş kübit 1,8 milisaniye sürdü - deneyimleyebileceğimiz kadarıyla sadece bir göz kırpma süresi kadar, ancak kuantum seviyesinde çalışan bir kübit için etkileyici bir süre. Artık araştırma ekibi süreci daha da hassaslaştırabilecek.

Devoret, "Deneyimiz, kuantum hata düzeltmesinin gerçekten pratik bir araç olduğunu gösteriyor" diyor.

Bilim insanları kuantum bilgisayarların geliştirilmesinde önemli adımlar atarken - ve şu anda kullanımda olan ilkel kuantum bilgisayarlar var - teknolojinin tam potansiyelinin farkına varılması için hala uzun bir yol var.

Gürültüyü azaltmak, kararlılığı iyileştirmek ve hata düzeltmeyi yükseltmek, herkesin kullanabileceği tam ölçekli, pratik kuantum bilgisayarlara yaklaşmada büyük rol oynayacak.

Bu durumda atılım, tek bir değişiklik yerine birkaç farklı faktöre bağlıydı. QEC kodu aslında 2001'den bir koddu, ancak bu kodda yapılan iyileştirmelerin yanı sıra kuantum devre üretim sürecindeki yükseltmeler bir fark yarattı.

Araştırma Nature'da yayınlandı.