IBM ve Rutgers'tan kuantum bilişimde kritik eşik: Kübit kaosu kontrol altına alındı

Rutgers Üniversitesi, IBM ve iş birliği yapan akademik kurumlardan araştırmacılar, kuantum bilgisayarlarda güvenilir sonuçlar üretilmesini zorlaştıran hata birikimi ve kaotik davranışlara yönelik bir deney gerçekleştirdi. Nature Physics dergisinde yayımlanan çalışmada, hesaplama devam ederken kübitlerin tekrar tekrar ölçülüp sıfırlanabileceği gösterildi. 

Ekip, 100 kübite kadar olan sistemlerde kaotik ve kontrollü davranışlar arasında keskin bir faz geçişi tespit etti. Bulgular, gelecekteki hataya dayanıklı kuantum makineleri için bir altyapı oluşturuyor.

100 KÜBİTLİK ZİNCİR 

Geleneksel işlemcilerden farklı olarak süperpozisyon durumunda çalışan kübitler, çevreyle etkileşim ve donanım kusurları nedeniyle hassas yapılarını hızla kaybedebiliyor. Araştırmacılar, hataların birikmesini önlemeye yönelik deneyde 156 kübitlik IBM Quantum Heron işlemcisi üzerinde birbirine bağlı 100 kübitten oluşan bir zincir kullandı.

Bu yapıda, bilgiyi komşu kübitler arasında karıştırarak düzensizlik oluşturan süreç ile tekil kübitleri anlık ölçüp önceden belirlenmiş duruma döndüren sıfırlama süreci birlikte yönetildi.

KAOSTAN KONTROLE GEÇİŞ 

Yaklaşık 5 bin ölçüm-sıfırlama döngüsü ve 5 bin iki kübitlik işlemin koordine edildiği deneyde, iki sürecin uygulanma sıklığı değiştirilerek sistemin davranışı incelendi. Süreçler arasındaki denge yarı yarıya yaklaştığında, suyun buza dönüşmesine benzer keskin bir faz geçişi gözlemlendi.

Rastgele müdahalelerin kaotik davranışları bastırarak sistemi kontrol altına aldığı görüldü. Louisiana Eyalet Üniversitesi’nden Doç. Dr. Justin Wilson, bu tür müdahalelerin öngörülemeyen kaotik davranışları dizginleyebileceğini vurguladı.

HATA DÜZELTMEYE ADIM 

IBM araştırmacısı Maika Takita, büyük bir sistemde binlerce işlemin, ölçümün ve sıfırlamanın eş zamanlı koordine edilmesini pratik hata düzeltmeye doğru önemli bir adım olarak nitelendirdi. Geleneksel bilgisayarların simüle edebileceği ölçeğin ötesine geçen deney, işlem sürerken bilgiyi tahrip etmeden müdahale edilebileceğini gösterdi.

New York Şehir Koleji, Iowa Eyalet Üniversitesi ve Penn State’in katkılarıyla yürütülen çalışma, gerçek zamanlı geri bildirimin kuantum hesaplamalarda kullanılmasına ilişkin bulgular sunarak tamamen hataya dayanıklı sistemlere yönelik mühendislik hedeflerini bir adım daha yaklaştırdı.