Klasik bilgisayarların çözemediği karmaşık problemleri aşmak üzere tasarlanan kuantum bilgisayarlar, teknoloji dünyasının en büyük hedeflerinden biri olmaya devam ediyor. Tıpkı dizilmiş domino taşları gibi, bilgiyi son derece koordineli bir şekilde işlemek için birlikte çalışan küçük adımlardan (işlemlerden) oluşan kuantum devreleri, sistemin temelini oluşturuyor. Ancak bu taşlardaki hafif bir dengesizlik, kuantum literatüründe ‘gürültü’ olarak adlandırılan bozulmalara yol açıyor. İlk başta önemsiz gibi görünen bu küçük bozulmalar, zamanla birikerek tüm diziyi ve hesaplama sürecini olumsuz etkileyebiliyor.
KÜÇÜK BOZULMALAR SİSTEMİ ETKİLİYOR
"Kuantum devresindeki her adım gürültüden etkileniyorsa, artan karmaşıklık yine de bir avantaj sağlar mı?" sorusundan yola çıkan yeni bir teorik çalışma, bu soruna ışık tuttu. EPFL'den Armando Angrisani ve Yihui Quek, Berlin Özgür Üniversitesi'nden Antonio Anna Mele ve Kopenhag Üniversitesi'nden Daniel Stilck França liderliğinde yürütülen ve sonuçları Nature Physics dergisinde yayımlanan araştırma, gürültünün pratik sınırlarını haritalandırdı.
Araştırmacılar, gürültünün bir kuantum devresinin ne kadar derin olabileceğine, yani ardışık olarak kaç adımın gerçekleştirilebileceğine katı bir kısıtlama getirdiğini saptadı. Ayrıca bu gürültü faktörünün, söz konusu devrelerin bazı kısımlarının klasik bilgisayarlar kullanılarak simüle edilmesini kolaylaştırabileceği de ifade edildi.
SON KATMANLAR BELİRLEYİCİ OLUYOR
Ekip, gürültünün etkisini tam olarak anlayabilmek adına, her adımda her kübitin gürültüye maruz kaldığı gerçekçi simülasyonlar üzerinden basit iki kübitlik işlemlerden oluşturulmuş büyük devre gruplarını inceledi. Matematiksel analizler sonucunda, gürültülü kuantum devrelerinin büyük bir bölümünde, yalnızca son birkaç adımın sonucunun nihai çıktıyı önemli ölçüde etkilediği görüldü.
Başka bir deyişle, sistem çok derin olacak şekilde tasarlansa dahi, önceki işlemlerin etkisi giderek kayboluyor. Domino benzetmesindeki gibi, nihai sonucu sadece devrilen son parçalar belirliyor. Bu durum, gürültü biriktikçe önceki işlemlerin sistem hafızasından etkili bir şekilde silinmesine yol açıyor.
SEKTÖR İÇİN YENİ BİR YOL HARİTASI ŞART
Bulgular, mevcut kuantum makinelerinin gerçekçi olarak neler başarabileceğine dair sektör profesyonellerine ve araştırmacılara net bir tablo sunuyor. Gürültüden etkilenen derin bir devrenin, sığ bir devreye çok benzer şekilde davrandığı anlaşıldı. Dolayısıyla, devre derinliğini artırmak ve daha fazla adım eklemek, performansı otomatik olarak iyileştirmiyor.
Uzmanlar, gürültülü devrelerin eğitilebilir görünmesinin, gürültünün halihazırda etkili karmaşıklıkları azaltmış olmasından kaynaklandığı konusunda uyarıyor. Gürültüyü basit bir bulanıklık olarak ele almanın, kuantum hesaplamanın ticari ve teknolojik yetenekleri hakkında gerçekçi olmayan beklentilere yol açabileceği belirtiliyor. Kuantum ekosisteminde gelecekteki ilerlemelerin, sistem derinliğini artırmaktan ziyade gürültüyü kaynağında azaltmaya veya bu gürültüye rağmen stabil çalışabilen yenilikçi mimariler tasarlamaya bağlı olacağı öngörülüyor.
