Kuantum bilgisayarlarının geleceği için kritik bir adım atıldı! Araştırmacılar, silisyum tabanlı dört kübitlik bir kuantum işlemci kullanarak Grover Arama Algoritması’nı %95 doğrulukla çalıştırmayı başardı. Çalışma, Nature Nanotechnology dergisinde yayımlandı ve kuantum işlemcilerin hataya dayanıklı hale getirilmesi yönünde önemli bir gelişme sunmaktadır.
Silisyum tabanlı spin kübitleri, uzun koherans süreleri ve yüksek doğruluklarıyla büyük ölçekli kuantum bilgisayarların geliştirilmesi için umut vaat etmektedir. Bu çalışmada, izotopik olarak saflaştırılmış silisyum-28 içine yerleştirilen üç fosfor atomu ve bir elektron spin kübiti kullanılarak dört kübitlik bir işlemci oluşturuldu.
Araştırmacılar, kontrollü-Z (CZ) kapıları ile iki kübit arasında %99’un üzerinde doğrulukta kuantum kapıları gerçekleştirdi. Ayrıca, nükleer spinler arasında Bell durumları ve üç kübitlik Greenberger–Horne–Zeilinger (GHZ) durumları oluşturularak yüksek doğrulukta kuantum dolaşıklığı sağlandı.
Çalışmanın en önemli bölümlerinden biri, Grover Arama Algoritması’nın üç nükleer spin kübit üzerinde başarılı bir şekilde çalıştırılması oldu. Algoritma, istenen bit dizisini %95 başarı oranıyla buldu ve bu oran, teorik olarak beklenen değere oldukça yakındı. Bu sonuçlar, silisyum tabanlı kuantum bilgisayarların gelecekte büyük ölçekli hataya dayanıklı sistemlere dönüştürülebileceğini gösteriyor.
Gelecek Perspektifi: Çalışmanın baş araştırmacılarından Prof. Michelle Simmons, bu teknolojinin bir sonraki aşamada komşu spin kayıtlarının elektron-elektron değişim etkileşimi ile birbirine bağlanarak daha büyük ölçekli kuantum işlemciler oluşturulabileceğini belirtti. Bu gelişme, kuantum hata düzeltme ve büyük ölçekli kuantum hesaplamalar için önemli bir adım olabilir.
Araştırma Yöntemi
Deneyler, hidrojen STM litografi yöntemiyle silisyum üzerine fosfor atomlarının hassasbir şekilde yerleştirilmesiyle gerçekleştirildi. Nükleer manyetik rezonans (NMR) ve elektron spin rezonans (ESR) teknikleri kullanılarak spin kübitlerin kontrolü sağlandı.
Araştırmacılar, randomize kıyaslama (randomized benchmarking, RB) testleriyle tekli ve iki-kübit kapılarının performansını doğruladı. Yüksek hassasiyetli okuma yöntemleriyle hata oranı minimize edilerek deneylerin güvenilirliği sağlandı.
Deneyde Grover Algoritması, üç nükleer spin kübit üzerinde iki iterasyon ile uygulandı ve işaretli durumu %95 doğruluk oranıyla bulduğu gösterildi.
Bulgular ve Sonuçlar
- Dört kübitlik bir işlemci kullanılarak kuantum hata tolerans eşiğini aşan işlemler gerçekleştirildi.
- Tüm tekli kübit kapıları %99.9’un üzerinde doğruluk sağladı.
- İki kübit arasında hataya dayanıklı kontrollü-Z (CZ) kapıları başarıyla çalıştırıldı.
- Bell durumları ve üç kübitlik GHZ dolaşıklık durumları yüksek doğrulukla oluşturuldu.
- Grover Algoritması %95 başarı oranıyla çalıştırıldı, bu oran teorik olarak beklenen değere oldukça yakın.
- Çalışma, büyük ölçekli hataya dayanıklı kuantum işlemcilerin inşasına doğru önemli bir adım olarak değerlendiriliyor.
Gelecek Perspektifi: Çalışmanın baş araştırmacılarından Prof. Michelle Simmons, bu teknolojinin bir sonraki aşamada komşu spin kayıtlarının elektron-elektron değişim etkileşimi ile birbirine bağlanarak daha büyük ölçekli kuantum işlemciler oluşturulabileceğini belirtti. Bu gelişme, kuantum hata düzeltme ve büyük ölçekli kuantum hesaplamalar için önemli bir adım olabilir.
Çeviren: Cumali Yaşar
Redaktör: Deniz Adıgüzel
Bilimsel Redaktör: Büşra Arslan
