Bir kuantum teknolojileri şirketi olan Quantinuum’daki bir mühendis ve fizikçi ekibi, tarihte ilk kez hata toleransı yöntemi kullanarak bir mantıksal kübitin ışınlanmasını gerçekleştirdi. Science dergisinde yayımlanan makalelerinde, düzeneklerini ve ışınlama yöntemlerini açıkladılar.
Kullanılabilir bir kuantum bilgisayarın geliştirilmesindeki en büyük zorluklardan biri, işlem sırasında hata üretme eğilimidir. Mantıksal kübitlerde hataları azaltmaya yönelik bir yaklaşım, birden fazla fiziksel kübitin bir araya getirilerek kullanılmasıdır.
Bu yeni çalışmada araştırma ekibi, dolanmış fiziksel kübitleri kullanarak kuantum kodlu verilerin işlenmesine olanak tanıdı. Süreci, tuzağa alınmış H₂ iyon kuantum işlemcisi üzerinde gerçekleştirdiler.
Mantıksal kübitlerin daha az hataya eğilimli olmasının sebebi, gürültüye karşı daha dayanıklı olmaları ve hata düzeltme kodlarıyla kodlanabilmeleridir. Ancak, mantıksal kübitlerin kullanılmasındaki en büyük zorluk, bilgiyi kuantum dolanıklığı yoluyla aktarmaktır. Bu hedefe ulaşmak için Quantinuum’daki araştırmacılar iki yöntem denedi: çapraz (traversal) ve kafes cerrahisi( lattice surgery). Bu çaprazlanmış yaklaşıma aynı anda birden fazla kübite operasyon eklemek de dahil. Bu, süreci manipüle etmeyi sağladı ve ışınlamanın daha hızlı gerçekleşmesine yol açtı. Kafes cerrahisi yaklaşımı, operasyonları gerçekleştirebilmek adına kübitlerin sınırlarını manipüle etmeyi içeriyor. Bu, farklı kuantum mimarileri arasında uyumluluğu arttırmak için tercih edilebilir.
Araştırmacılar, her iki yöntemin de mantıksal kübitlerin taşınması için uygulanabilir olduğunu, ancak bazı dezavantajlarının bulunduğunu keşfetti. Örneğin, kafes cerrahisi yöntemi, çapraz yönteme kıyasla daha düşük uygunluk sundu.
Her iki durumda da ekip, ışınlanma sürecinin dört farklı noktasında hata düzeltmesini uygulamak için gerçek zamanlı kodlama (Steane kodu) kullandı. Bu çalışma, hata toleranslı yöntemler kullanılarak mantıksal kübitlerin ilk ışınlanma gösterimini başarmış oldu.
Quantinuum ekibinin gerçekleştirdiği bu çalışma, gerçek bir kuantum bilgisayarının geliştirilmesine yönelik önemli bir adımı temsil ediyor.
Çeviren: Buket Atalay
Redaktör: Ali İmran Tüzün
Bilimsel Redaktör: Özlem Bayal
Kaynak
- C. Ryan-Anderson et al, High-fidelity teleportation of a logical qubit using transversal gates and lattice surgery, Science (2024). DOI: https://dx.doi.org/10.1126/science.adp6016
