Projeyi yöneten Doç. Kenta Kasai, geliştirdikleri kuantum LDPC kodlarının yüz binlerce mantıksal kübiti hedefleyen 1/2’nin üzerinde kod oranına ulaştığını vurguladı. Ekip, hata düzeltmede başarıyla kullanılan fotograf (protograph) LDPC tasarımlarını temel alıp, kod yapısını çeşitlendiren ve kod çözmeyi yavaşlatan kalıp oluşumlarını önlemek için afin permütasyonlar kullandı. Sadece ikili cebir yerine ikili olmayan matematik ile bilgi yoğunluğunu artırıp doğruluğu yükselttiler; ardından bu kodları iyi bilinen kuantum hata düzeltme çerçevesi CSS (Calderbank–Shor–Steane) kodlarına dönüştürdüler.
ÇİFT HATA DÜZELTME
Araştırmacılar, toplam-çarpan (sum–product) algoritmasını temel alan verimli bir kod çözme yöntemiyle, bit çevirme (X) ve faz çevirme (Z) türündeki kuantum hatalarını aynı anda düzeltebilen bir yaklaşım geliştirdi. Önceki pek çok tasarım, çoğu zaman bu iki hata sınıfından yalnızca birine odaklanıyordu. Ekip, yüz binlerce kübitlik düzeneklerde dahi kare hata oranını 10⁻⁴ düzeyine indirebildi; bu sonuç karma sınırına dikkat çekici biçimde yakın bir performansa işaret ediyor.
DOĞRUSAL ÖLÇEKLENME AVANTAJI
Kod çözme karmaşıklığının fiziksel kübit sayısıyla orantılı olması, gerçek sistemler için kritik önem taşıyor. Kasai, bu özelliğin kuantum ölçeklenebilirliği açısından başlı başına bir eşik olduğunu belirtiyor. Güncel kuantum mimarilerinde tek bir mantıksal kübit için bile binlerce fiziksel kübit gerekebilirken, yüksek kodlama hızı sayesinde yeni LDPC ailesi, mantıksal kübit başına daha az fiziksel kübit israfı getiriyor; böylece milyonlarca mantıksal kübite uzanan yol pratikleşiyor.
UYGULAMA UFUKLARI GENİŞ
Kuantum bilgisayarların kuantum kimyası, kriptografi ve büyük ölçekli optimizasyon gibi alanlarda vaat ettiği dönüşüm, kübitlerin kırılganlığı ve kısa tutarlılık süreleri nedeniyle gecikiyordu. Ekip, ortaya koydukları verimlilik–ölçeklenebilirlik bileşiminin pratik, hata toleranslı bilgi işlem açısından önemli bir sıçrama olduğunun altını çiziyor. Deney sonrası değerlendirmede Kasai, geliştirilen kuantum LDPC kodlarının milyonlarca mantıksal kübite ölçeklenmeyi mümkün kılabileceğini; bunun güvenilirlik ve ölçek bakımından kuantum bilgisayarları pratik uygulamalara yaklaştıracağını ve gelecek araştırmalar için güçlü bir yön verdiğini ifade etti.
MİMARİ DETAYLAR
• Temel şema: Fotograf (protograph) tabanlı LDPC iskeleti
• Yapısal çeşitlilik: Afin permütasyonlar ile kalıp oluşumlarının bastırılması
• Cebirsel zemin: İkili olmayan alanlarda kod tasarımı
• Kuantumlaştırma: Tasarımların CSS kodlarına dönüştürülmesi
• Çözümleyici: Toplam-çarpan (belief propagation) tabanlı, X/Z eşzamanlı hata düzeltme
• Performans: Yüz binlerce kübitte yaklaşık10⁻⁴ kare hata oranı, 1/2’nin üstü kod oranı
• Karmaşıklık: Fiziksel kübit sayısına doğrusal bağlılık
SONRAKİ ADIMLAR
Ekip, kod ailesini farklı fiziksel platformlarda (süperiletken kübitler, tuzaklı iyonlar, nötr atomlar vb.) donanıma-duyarlı ayarlamalarla denemeyi; kontrol/ölçüm hataları, kaçak ve gürültü profillerine göre uyarlamalı çözümleyici stratejileri geliştirmeyi hedefliyor. Amaç, laboratuvar ölçeğinden gerçek dünya yükleri altında çalışan hata toleranslı sistemlere kesintisiz geçişi sağlamak.
