Günümüzün en güçlü süper bilgisayarlarının dahi çözemediği karmaşık problemleri çözme vaadiyle geliştirilen kuantum bilgisayarlar, temel birimleri olan kübitlerin (kuantum bitleri) aşırı hassasiyeti nedeniyle veri koruma sorunları yaşıyor. En ufak bir çevresel gürültü veya titreşim, işlenen hassas verilerin yok olmasına neden olabiliyor. Ancak Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden Pan Jianwei liderliğindeki ekip, bu temel mühendislik sorununu aşmak adına önemli bir başarıya imza attı. Ekip, dış etkilere maruz kalsa dahi kararlılığını koruyan bir ‘kuantum bloğu’ oluşturmayı başardı.
TOPOLOJİ İLE KORUMA KALKANI
Geleneksel hata düzeltme yöntemlerinin karmaşıklığı ve yüksek maliyeti karşısında Çinli ekip, rotayı matematiğin şekilsel özelliklerini inceleyen ‘topoloji’ bilimine çevirdi. Araştırmacılar, maddenin ‘yüksek mertebeden topolojik fazlarına’ odaklanarak, kuantum durumlarının köşeler gibi çok küçük bölgelerde korunduğu, bozulmaya karşı dirençli yapılar elde etmeyi hedefledi.
Zuchongzhi 2 adlı güçlü süperiletken kuantum işlemcisi üzerinde çalışan ekip, 6x6'lık bir kübit ızgarası kullanarak programlanabilir bir kuantum simülatörü oluşturdu. Bu düzenek sayesinde, doğal malzemelerde bulunmayan ve sürekli evrimleşen ‘denge dışı’ fazlar simüle edildi.
BOZULMAYA KARŞI DİRENÇLİ KÖŞE MODLARI
Yapılan deneylerde, statik özellikler yerine kübitlerin zaman içindeki davranışları izlendi. Elde edilen sonuçlar, oluşturulan sentetik maddenin, sıradan kübit düzenlemelerinden farklı olarak, ‘topolojik olarak korunan köşe durumlarına’ ev sahipliği yaptığını doğruladı. Bu ‘köşe modları’, tam anlamıyla kırılmaz olmasa da, geleneksel yöntemlere kıyasla bozulmaya karşı çok daha yüksek bir direnç gösteriyor.
YENİ NESİL TEKNOLOJİLERİN ALTYAPISI
Bu çalışma, henüz tamamen hatasız bir kuantum bilgisayar yaratılmış olmasa da, teknoloji dünyasına yeni bir yön çiziyor. Topolojiyi kullanarak tasarlanan bu korumalı modlar, gelecekteki donanımlara entegre edildiğinde daha güvenilir kuantum belleklerin ve mantık birimlerinin temelini oluşturabilir. Bu gelişme; karmaşık simülasyonlar, ileri malzeme bilimi ve yapay zeka araştırmaları gibi yüksek işlem gücü gerektiren alanlarda büyük ölçekli kuantum hesaplamanın önünü açacak kritik bir adım olarak değerlendiriliyor.
HENÜZ SİMÜLASYON AŞAMASINDA
Uzmanlar, elde edilen başarının önemli olduğunu ancak zorlukların devam ettiğini belirtiyor. Mevcut korumalı köşe durumları, fiziksel bir malzemeden ziyade simüle edilmiş kontrollü bir ortamda varlığını sürdürüyor. Yöntemin endüstriyel ve pratik makinelerde kullanılabilmesi için 6x6 kübitlik dizilerin çok ötesine ölçeklendirilmesi ve gerçek dünya gürültüsü altında test edilmesi gerekiyor. Gelecek araştırmalar, kübitler arasındaki etkileşimlerin derinleştirilmesi ve daha karmaşık topolojik fazların incelenmesi üzerine yoğunlaşacak.
