Kuantum bilgisayarlar, klasik bilgisayarların çok zorlandığı optimizasyon ve bilgi işleme görevlerinde üstün performans vaat ediyor. Ancak bu sistemler, çevresel gürültüye oldukça duyarlı. Ortaya çıkan hataları azaltmak için farklı stratejilerin geliştirilmesi gerekiyor.
Bu alandaki en yaygın yöntemlerden biri ‘sihirli durum damıtma’ tekniği. Sihirli durumlar, evrensel kuantum işlemcilerde herhangi bir algoritmanın çalıştırılabilmesi için gerekli özel kuantum durumları olarak biliniyor. Ancak bu yöntem, çok sayıda hata korumalı kübit tüketmesi ve defalarca hata düzeltme turu gerektirmesi nedeniyle pratikte oldukça maliyetli.
YENİ PROTOKOL TANITILDI
Alice & Bob ile PSL Üniversitesi CNRS, Inria’daki araştırmacılar, bu zorluğa yanıt olarak ‘katlanmamış damıtma’ adını verdikleri yeni bir protokol geliştirdi. Bu yöntem önyargılı gürültüye sahip kübit mimarilerinde daha az kaynak kullanarak sihirli durumların hazırlanmasını mümkün kılıyor.
Araştırma ekibinden Diego Ruiz, çalışmalarının amacını şöyle özetledi:
“Hedefimiz, önyargılı gürültülü kübit mimarilerinde sihirli durum hazırlama maliyetini ne ölçüde azaltabileceğimizi görmekti. Bu yöntem, hem daha az kübit hem de daha az hata düzeltme adımıyla yüksek doğruluk sağlıyor.”
FERMİYONİK HATA AVANTAJI
Klasik stratejilerde genellikle Reed-Muller hata düzeltme kodu kullanılıyor. Bu kod, gürültü önyargısı olmayan kübitler için üç boyutlu bir mimari gerektiriyor ve pratik uygulamalarda büyük zorluk çıkarıyor.
Ruiz ve ekibi ise önyargılı gürültülü kübitlerde kodun iki boyutlu bir düzleme indirilebildiğini ortaya koydu. Bu sayede yalnızca 53 kübit ve yaklaşık 5.5 tur hata düzeltmeyle yüksek doğrulukta sihirli durumlar hazırlanabiliyor.
SÜPERİLETKEN KÜBİTLERLE UYUMLU
Simülasyonlarda, yeni protokolün en güncel yöntemlere kıyasla çok daha az kübit döngüsü kullanarak yaklaşık 10⁻⁷’lik düşük bir mantıksal hata oranına ulaştığı görüldü. Ayrıca protokol, süperiletken kübitler ve ‘kedi kübitleri’ gibi mevcut donanım mimarileriyle uyumlu çalışabiliyor.
Ruiz, bu yeniliğin önemini şöyle vurguladı:
“Protokolümüz, süperiletken kedi kübitleri gibi platformlarda donanım açısından verimli, hataya dayanıklı kuantum hesaplamaya bizi yaklaştırıyor. Gelecekte bu yöntem, bazı algoritmalar için doğrudan Toffoli kapısı uygulamasını bile mümkün kılabilir.”
KUANTUM GELECEĞE YAKINLAŞIYOR
Katlanmamış damıtma, hata toleranslı kuantum hesaplamayı daha erişilebilir hale getirerek kuantum bilgisayarların performansını ve güvenilirliğini artırma potansiyeline sahip. Araştırmacılar, bu yöntemin ölçeklenebilirliği sayesinde kuantum sistemlerinin daha geniş bir uygulama yelpazesinde kullanılabileceğini belirtiyor.
