Evrensel kuantum bilgisayarlar oluşturmak hata baskılama (error suppression) kritik bir faktördür. Sidney Üniversitesi’nden bir fizikçi, 2-boyutlu mimaride güçlü 3-boyutlu hata bastırma kodlarını uygulamak için bir yol oluşturdu. Dr.Benjamin Brown kuantum bilişim/hesaplama üzerine çalışan bilim insanlarının, araştırmacıların ve kuantum bilgisayar endüstrisinde faaliyet gösteren birçok şirketin imkansız olduğunu düşündüğü bir şeyi başardı.
22 Mayıs 2020’de araştırması Science Advances’da yayınlanan Sidney Üniversitesi Fizik Okulu’ndan Dr. Benjamin Brown, kuantum bilgisayarlar için yararlı hesaplamalar yapmak için daha fazla donanımın serbest kalmasını sağlayacak bir tür kuantum hata düzeltme kodu (quantum error correction code) geliştirdi. Bu başarısı ile Google ve IBM gibi şirketlerin daha iyi kuantum işlemciler (QPU) tasarlamasına olanak tanıyan bir yaklaşıma gözlerin çevrilmesine sebebiyet verdirdi.
Zaten bilinen bir hata düzeltme kodunu iki boyutlu bir çerçeveden koparıp üç boyutlu çerçeve uyguladı.
Bu çalışmasına yönelik aşağıdaki yorumu yaptı:
Buradaki hile, hata düzeltimi için üçüncü boyutu kullanmaktır. Bu daha önce sahip olmadığımız olasılıkları açıyor.
Hataya dayanıklı kuantum bilgisayarlar
Kuantum hesaplamadaki hataları azaltmak, yararlı problemleri çözmek için yeterince büyük ölçekli kuantum bilgisayarlar üretmeden önce bilim insanlarının karşılaştığı en büyük zorluklardan biridir. Nano seviyede olan kuantum bilgileri çok kırılgan olduğu için çok fazla hata üretir. Bu hataları tamamen ortadan kaldırmak imkansızdır, bu nedenle amaç, yararlı bilgi işleme işlemlerinin hata düzeltme işlemlerinden daha ağır bastığı “hataya dayanıklı” bir mimari geliştirmektir.
Günümüzün deneysel kuantum bilgisayarlarındaki yapı taşlarının çoğu – kuantum bitleri veya kübitler – hata düzeltmenin “genel yükü” tarafından alınır.
Dr. Benjamin Brown’un hataları baskılama yaklaşımı, mimarinin yüzeyi boyunca iki boyutta çalışan bir kod kullanmaktır. Bunun etkisi, donanımın çoğunu hata düzeltme işleminden kurtarmak ve kullanışlı şeylerle başa çıkmasına izin vermektir.
California’daki PsiQuantum’dan Dr Naomi Nickerson’a göre: bu sonuç, hatayı büyük ölçüde azaltma ve pratik kuantum hesaplama yakınlaştırma potansiyeline sahiptir. Hataya dayanıklı kapılar tasarlayabilmek için yeni bir seçenek sunmaktadır.
Evrensel hesaplamaya giden yol
PsiQuantum gibi girişimlerin yanı sıra Google, IBM ve Microsoft gibi büyük teknoloji firmaları da büyük ölçekli kuantum teknolojisi geliştirme sorumluluğunu üstlenmektelerdir. Ve bu makinelerin ölçeklendirilmesini sağlayacak hata düzeltme kodlarının bulunması hem endüstri hem de bilimsel açıdan acil bir ihtiyaçtır.
Microsoft Quantum’da kıdemli bir araştırmacı olan Dr. Michael Beverland, “Bu makale, hataya dayanıklı kuantum hesaplamayı gerçekleştirmek için heyecan verici, egzotik bir yaklaşımı araştırıyor ve potansiyel olarak iki uzamsal boyutta evrensel kuantum hesaplamaya ulaşmanın yolunu gösteriyor. Bu gelişme, birçok araştırmacının imkansız olduğunu düşündüğü bir şeydi.” diye yorum getiriyor.
Şu anda var olan iki boyutlu kodlar, Dr. Beverland’ın dolaşıklık damıtması (entanglement distillation) olarak tanımladığı şeyi gerektirir. Bu, kuantum işlemcinin çoklu hesaplamaları sıraladığı ve faydalı olanları ayıkladığı yerdir. Dolaşıklık damıtması, rastgele dolaşmış bir durumun N kopyasının, sadece yerel operasyonları ve klasik iletişimi kullanarak, bir dizi yaklaşık saf Bell çiftine dönüştürülmesidir.
Fen Fakültesi’nde Araştırma Dekanı olan Profesör Bartlett, “Sidney’deki grubumuz, kuantum etkilerini büyük ölçekli cihazlara güç verebilmek için nasıl ölçeklendirebileceğimizi keşfetmeye çok odaklanmış durumda.” diyerek çalışmak için buldukları motivasyonu dile getirdi.
Dr. Brown’un çalışması bunun bir kuantum çip için nasıl yapılacağını gösterdi. Bu tür bir ilerleme az sayıda kübitten çok sayıda kübite geçmemizi ve yarının büyük sorunlarını çözecek süper güçlü kuantum bilgisayarları oluşturmamıza katkı sağlayacaktır.
Kaynakça
- Sidney Üniversitesi tarafından Materyal
Yoruma kapalı.