Kuantum bilgisayarlar, teoride süper bilgisayarların çözemediği problemleri çözme kapasitesine sahip. Ancak bu potansiyele rağmen pratikte büyük bir engelle karşı karşıyalar: hata oranları. Kübitlerin bozulmaya karşı son derece hassas yapısı, kuantum hesaplamalarının güvenilirliğini sorgulanabilir kılıyor.
İşte bu soruna çözüm arayan bilim insanları, klasik bilgisayarlar üzerinde kuantum işlemleri simüle ederek sistemin güvenilirliğini test etmeye çalışıyor. Ancak bu simülasyonlar, özellikle hata düzeltmeli kuantum hesaplamalar söz konusu olduğunda, çoğu zaman klasik bilgisayarların kapasitesini aşıyor.
İsveç’teki Chalmers Teknoloji Üniversitesi’nden araştırmacılar, Milano, Granada ve Tokyo’dan meslektaşlarıyla iş birliği yaparak kuantum araştırmalarında bir ilke imza attı. Ekip, hata toleranslı bir kuantum kodu olan Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) kodlarını klasik bilgisayarda simüle edebilen etkili bir algoritma geliştirdi.
Bu yöntem, daha önce simüle edilmesi neredeyse imkânsız olan kuantum işlemlerin doğrulanmasını mümkün kılıyor. Çalışmanın ilk yazarı olan doktora öğrencisi Cameron Calcluth, “Daha önce simüle edilemeyen bir kuantum hesaplama türünü artık test edebiliyoruz” dedi.
KÜBİTLERİN HASSAS DENGESİ
Kuantum bilgisayarların yapı taşı olan kübitler, aynı anda hem 1 hem de 0 olabilen süperpozisyon özellikleri sayesinde devasa hesaplama potansiyeline sahiptir. Fakat bu karmaşık yapı, onları çevresel faktörlere karşı aşırı duyarlı hale getiriyor. En ufak bir ısı değişimi ya da elektromanyetik etki, hesaplamaların çökmesine neden olabiliyor.
HATAYI ENGELLEYEN KODLAR
Bunun için geliştirilen hata düzeltme kodları, kuantum bilgisini birçok alt sisteme dağıtarak hataların tespit edilmesini ve düzeltilmesini sağlıyor. Ancak bozonik kodlar gibi çok seviyeli kuantum sistemlerinin simülasyonu klasik bilgisayarlar için büyük zorluk yaratıyordu.
Chalmers Üniversitesi’nden Dr. Giulia Ferrini, “GKP kodlarının yapısı, onları çok verimli hata düzeltme araçları haline getiriyor ancak klasik bilgisayarda simülasyonları bugüne kadar neredeyse imkânsızdı. Şimdi bunu başardık” diyerek yöntemin önemine vurgu yaptı.
SİMÜLASYONDA DEVRİM
Geliştirilen yeni matematiksel yöntem, GKP kodlarını temel alarak kuantum hesaplamalarının klasik bilgisayarda modellenmesini sağlıyor. Böylece kuantum sistemlerin gerçek dünyada nasıl davranacağı daha güvenilir biçimde öngörülebilecek.
Ferrini, “Bu, test edilemeyen kuantum hesaplamaları test edebilmek anlamına geliyor. Gerçekten sağlam kuantum bilgisayarlar inşa etme yolunda büyük bir adım” diye konuştu.
