MIT’den hataya dayanıklı kuantum bilgisayarlar için yeni kübit mimarisi

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü araştırmacıları, kuantum bilgisayarların temel sorunları arasında yer alan yüksek hata oranları ve veri kaybını azaltmak amacıyla yeni bir kübit mimarisi geliştirdi. MIT Elektrik Mühendisliği ve Bilgisayar Bilimleri Bölümü ile Elektronik Araştırma Laboratuvarı bünyesinde yürütülen ve Physical Review Applied dergisinde yayımlanan çalışmada, veri depolama ile sistem içi iletişim işlevleri iki ayrı bileşene ayrıldı. 'ARM kübit' olarak adlandırılan yapı, kuantum bilgilerinin daha uzun süre korunmasını ve okuma işlemlerinin daha kontrollü yürütülmesini amaçlıyor.

ÇİFT MODLU YAPI

Geleneksel kübitler, çevresel gürültüye karşı yüksek hassasiyetleri nedeniyle dekoheransa uğrayabiliyor ve karmaşık kuantum işlemleri tamamlanmadan bilgi kaybı yaşanabiliyor. MIT ekibi bu sorunu aşmak için veriyi saklayan bir kübit bölümü ile dış elektronik bileşenlerle iletişim kuran ayrı bir 'kol' yapısını aynı mimaride birleştirdi. Veri bölümünde uzun ömürlü kübit tasarımlarından yararlanılırken, okuma işlevini üstlenen kol modu “kuarton kuplörü” adı verilen doğrusal olmayan özel bir bağlantı elemanıyla desteklendi. Bu yapı, kübitler arasındaki istenmeyen etkileşimi ve paraziti azaltmayı hedefliyor.

SİMÜLASYON PERFORMANSI

Yapılan simülasyonlarda ARM kübit mimarisi, mevcut süper iletken kübit tasarımlarına göre daha uzun tutarlılık süresi, daha yüksek okuma hassasiyeti ve daha hızlı işlem performansı gösterdi. Sistem, kuantum hesaplamalarında hataların daha hızlı belirlenip düzeltilmesine imkan tanıyacak şekilde tasarlandı. Böylece kübitler bozulmadan önce aynı süre içinde daha fazla karmaşık işlemin yürütülebilmesi hedefleniyor. Mimari, büyük ölçekli sanayi, finans ve malzeme bilimi problemlerinde kullanılabilecek hataya dayanıklı kuantum sistemlerinin geliştirilmesi için de daha esnek bir mühendislik yaklaşımı sunuyor.

FİZİKSEL ÜRETİM

ABD Ordu Araştırma Ofisi, Hava Kuvvetleri Bilimsel Araştırma Ofisi ve MIT Kuantum Mühendisliği Merkezi tarafından desteklenen proje, teorik modelleme ve simülasyon aşamasından fiziksel çip üretimine geçiyor. Araştırmacılar, üretim toleranslarına karşı dayanıklı ve ölçeklenebilir olarak tasarlanan ARM kübit mimarisini gerçek donanım üzerinde test etmeyi planlıyor. Teknolojinin fiziksel çiplerde doğrulanması, daha büyük ölçekli ve hataya dayanıklı kuantum işlemcilerin geliştirilmesi açısından sonraki aşamayı oluşturacak.