Geleneksel bitler yerine bilgiyi tek atomlarda kodlayan süper makineler olan kuantum bilgisayarları yaratma hayali, ‘kuantum hata düzeltmesi’ olarak bilinen zorlu bir engel tarafından engelleniyordu. Kuantum Bilimi ve Mühendislik Girişimi eş direktörü ve makalenin kıdemli yazarı Mikhail Lukin, ilk kez, ölçeklenebilir ve hata düzeltmeli bir kuantum hesaplaması için gerekli tüm unsurları entegre bir mimaride birleştirdiklerini belirtti. Lukin, bu deneylerin (bugüne kadar herhangi bir kuantum platformunda yapılmış en gelişmiş deneyler olduğunu) pratik, büyük ölçekli kuantum hesaplaması için bilimsel bir temel oluşturduğunu vurguladı.
Yeni makalede ekip, hataları tespit etmek ve düzeltmek için karmaşık bir teknik dizisiyle işlenen 448 atomik kuantum biti (kübit) kullanan "hata toleranslı" bir sistem gösterdi. Temel mekanizmalar arasında fiziksel ve mantıksal dolanıklık, "kuantum ışınlama" ve entropi giderme gibi yöntemler yer alıyor.
KAVRAMSAL OLARAK ÖLÇEKLENEBİLİR
Araştırmanın baş yazarı Dolev Bluvstein, milyonlarca kübit içeren çok büyük ölçekli bir bilgisayara ulaşmak için hâlâ aşılması gereken birçok teknik zorluk olduğunu, ancak kavramsal olarak ölçeklenebilir bir mimariye sahip oldukları ilk anın bu olduğunu ifade etti. Bluvstein, çok fazla çaba gerektirecek olsa da, hata toleranslı kuantum bilgisayarları inşa etmenin giderek netleştiğini söyledi.
Harvard liderliğindeki iş birliğine MIT araştırmacıları ve Harvard-MIT laboratuvarlarından ayrılan bir girişim şirketi olan QuEra Computing de katıldı.
TEMEL ENGEL HATA ORANI
Geleneksel bilgisayarlar bilgileri sıfırlar ve birlerden oluşan "bit"lerle kodlarken, kuantum sistemleri "kübit" kullanır. Kuantum dolanıklığı adı verilen bir olgu nedeniyle kübitlerin eklenmesiyle güç katlanarak artar. Teorik olarak 300 kübitlik bir sistem, bilinen evrendeki parçacık sayısından daha fazla bilgi depolayabilir.
Bu devrim niteliğindeki potansiyel, ilaç keşfi, kriptografi ve yapay zekâ gibi alanlarda çığır açabilir. Ancak bu potansiyelin önündeki en büyük engel hata oranıdır. Kübitler, doğası gereği kuantum durumlarından çıkıp bilgilerini kaybetmeye meyillidir; bu da hata düzeltmeyi zorunlu kılar.
GEREKSİZ YÜKLER AZALACAK
Ekip, yeni makalede, kritik bir eşiğin altındaki hataları bastıran karmaşık devreler oluşturdu. Bu eşik, kübit eklemenin hataları artırmak yerine daha da azalttığı noktayı temsil ediyor.
Makalenin baş yazarlarından Alexandra Geim, ölçeklenebilir hesaplamayı mümkün kılan temel mekanizmaların neler olduğunu anlamaya odaklandıklarını belirtti. Geim, bunu anlayarak, temelde ihtiyaç olmayan şeyleri ortadan kaldırabileceklerini, genel giderleri azaltabileceklerini ve pratik bir sisteme çok daha hızlı ulaşabileceklerini söyledi.
Lukin, yıllar süren deneylerin "tünelin sonundaki ışığı gerçekten görmeye başladıklarını" gösterdiğini ifade etti. Harvard ekibi, lazerler kullanarak kodladıkları rubidyum elementinin nötr atomları konusunda uzmanlaşmıştır.
HEYECAN VERİCİ BİR YARIŞ
Google Quantum AI ekibinin mühendislik başkan yardımcısı Hartmut Neven, yeni makalenin kübit platformları arasında "inanılmaz derecede heyecan verici" bir yarışın ortasında ortaya çıktığını ve ortak hedefe doğru önemli bir ilerlemeyi temsil ettiğini belirtti.
Eylül ayında Harvard-MIT-QuEra grubu, 3.000'den fazla kübitten oluşan ve iki saatten uzun süre sürekli çalışabilen bir sistemi gösteren başka bir Nature makalesi yayınlamıştı. Lukin, son gelişmelerle kuantum bilgisayarları inşa etmenin temel unsurlarının yerine oturduğuna inandığını ve onlarca yıldır hayalini kurdukları bu büyük hayalin "ilk kez gerçek anlamda gözlerinin önünde" olduğunu sözlerine ekledi.
