Kuantum hesaplamada takas kapısı: 17 bin kübitte rekor hassasiyet

Kuantum bilgisayarların ticarileşmesi yolundaki en büyük engel olan ‘gürültü’ ve ‘kararsızlık’ sorunu aşılıyor. Nötr atomlar kullanılarak 17 bin kübit üzerinde yüzde 99,91 doğruluk oranıyla çalışan yeni bir ‘takas kapısı’ geliştirildi.

Geleceğin bilgi işlem teknolojisi olarak kabul edilen kuantum bilgisayarlar, bilginin en küçük birimi olan kübitlerin hassas kontrolü noktasında kritik bir eşiği geride bıraktı. ETH Zürih Kuantum Elektronik Enstitüsü’nden Dr. Tilman Esslinger liderliğindeki ekip, kuantum mantık işlemlerini dış çevreden gelen gürültülere karşı korumalı hale getiren ‘geometrik faz’ tabanlı bir takas kapısı (swap gate) tasarladı. Bu buluş, binlerce kübitin aynı anda ve yüksek doğrulukla çalıştırılabileceğini kanıtlıyor.GÜRÜLTÜYE KARŞI DİRENÇLİ SİSTEMGeleneksel kuantum kapıları; sıcaklık değişimleri, lazer yoğunluğu dalgalanmaları ve çevresel gürültülere karşı oldukça hassastır. ETH Zürih ekibi ise bu sorunu, kuantum sisteminin izlediği yola odaklanan geometrik fazları kullanarak çözdü. Bu yöntem sayesinde kuantum işlemleri, lazer yoğunluğundaki dalgalanmalardan veya manipülasyon hızından etkilenmeksizin kararlı bir şekilde yürütülebiliyor.Araştırmada kullanılan düzenek, lazer ışığıyla oluşturulan ‘optik kafes’ içerisine hapsedilmiş aşırı soğuk potasyum atomlarından oluşuyor. Spin durumları üzerinden bilgi kodlanan bu atomlar, kübit işlevi görerek lazer müdahalesiyle birbirlerine yaklaştırılıyor ve geometrik bir faz tetiklenerek takas işlemi gerçekleştiriliyor.17 BİN KÜBİT ÇİFTİNDE EŞ ZAMANLI İŞLEMDeneyin en çarpıcı sonuçlarından biri, takas kapısının sadece birkaç birimle sınırlı kalmaması oldu. Geliştirilen sistem, aynı anda 17 bin kübit çifti üzerinde yüzde 99,91 gibi rekor bir hassasiyetle çalışabildiğini gösterdi. Dr. Konrad Viebahn, bu geometrik fazın atomları manipüle etme hızından büyük ölçüde bağımsız olduğunu belirterek sistemin sağlamlığına dikkat çekti.Bu teknoloji, kübitlerin durumlarını (0 ve 1) birbirleriyle değiştirmelerini sağlayarak kuantum bilgisindeki yönlendirme kapasitesini devasa ölçeklere taşıyor.KUANTUM GAZ MİKROSKOBUBuluşun ardından açıklama yapan Profesör Tilman Esslinger, "Artık nötr atomlarla birçok takas kapısı yapabiliriz, ancak tam işlevsel bir kuantum bilgisayar için hala birkaç bileşene daha ihtiyacımız var" dedi. Ekibin bir sonraki hedefi, bu kapıları bir ‘kuantum gaz mikroskobu’ ile eşleştirerek kübit çiftlerini görselleştirmek ve her birini seçici olarak kontrol edebilmek.Ayrıca araştırmacılar, atomik çarpışmalar yoluyla kübitlerin birbirine dolanmasını (entanglement) sağlayan ‘yarım’ takas kapıları elde etmeyi de başardılar. Bu durum, karmaşık kuantum algoritmalarının yürütülebilmesi için zorunlu olan teknik altyapının hazırlandığını gösteriyor.