Massachusetts Teknoloji Enstitüsü araştırmacıları, kuantum sistemlerinde şimdiye kadar elde edilen en güçlü doğrusal olmayan ışık-madde bağlantısını göstererek kuantum hesaplamada hız ve güvenilirliği artıracak bir adım attı.
OKUMA SÜRECİ GÜÇLENİYOR
Kuantum bilgisayarların gelecekte yeni malzemelerin simülasyonu, hızlı makine öğrenimi modellerinin geliştirilmesi gibi birçok alanda çığır açması bekleniyor. Ancak bu uygulamaların gerçekleşmesi, kuantum işlemlerin yüksek hızda ve düşük hata oranıyla yapılmasına bağlı.
Bu bağlamda, kuantum sistemlerinde ‘okuma’ olarak adlandırılan ölçüm sürecinin verimliliği kritik öneme sahip. Bu süreç, fotonlar ve yapay atomlar (kübitler) arasındaki etkileşim gücüyle doğrudan ilişkili. MIT öncülüğünde yürütülen ve Nature Communications dergisinde yayımlanan yeni bir araştırma, bu alanda önemli bir ilerleme sundu.
10 KAT DAHA HIZLI
Araştırmacılar, kuantum işlemleri ve okumayı nanosaniyeler içinde gerçekleştirebilecek yeni bir süperiletken devre mimarisi geliştirdi. Bu yapı, ışık-madde etkileşiminin doğrusal olmayan etkisini önemli ölçüde artırarak, kuantum işlemcilerin yaklaşık 10 kat daha hızlı çalışmasına imkân tanıyor.
Mimaride, ‘kuarton kuplörü’ adı verilen yeni bir bağlayıcı bileşen kullanıldı. Bu kuplör, kuantum bilgiyi depolayan kübitler ile mikrodalga ışık parçacıkları (fotonlar) arasındaki bağlantıyı güçlendiriyor. Bu sayede, okuma süreci çok daha kısa sürede ve daha düşük hata ile tamamlanabiliyor.
YÜKSEK İŞLEM VE HATA DÜZELTME KAPASİTESİ
Geliştirilen bu teknoloji, ışık ve madde arasındaki etkileşimi daha önceki çalışmalardan yaklaşık 10 kat artırarak okuma sürecinde hız ve hassasiyet sağladı. Araştırmada, çip üzerindeki süperiletken iki kübit arasında doğrusal olmayan güçlü bir bağ kuruldu.
Bu yeni mimari, yalnızca okuma hızını artırmakla kalmıyor, aynı zamanda kuantum sistemlerin daha fazla işlem yapabilmesine ve dolayısıyla hata düzeltme kapasitesinin de artmasına olanak tanıyor. Böylece, kübitlerin sınırlı ömürleri boyunca daha fazla hesaplama ve düzeltme işlemi gerçekleştirilebiliyor.
KARARLILIK
Kuantum bilgisayarlarda verimli hata düzeltme, sistemlerin pratik ve büyük ölçekli uygulamalara geçişi için vazgeçilmez. Araştırmaya göre, daha güçlü doğrusal olmayan kuplaj sayesinde her hata düzeltme turu daha etkili hale gelirken, sistemin genel kararlılığı da artıyor.
MIT bünyesindeki Elektronik Araştırma Laboratuvarı, Lincoln Laboratuvarı ve Harvard Üniversitesi'nden araştırmacıların katkı sunduğu çalışmanın, gelecekte kullanılacak kuantum işlemciler için yol gösterici olması bekleniyor.
ENDÜSTRİYEL UYGULAMALAR
Bu fiziksel gösterim henüz ilk adım olsa da, araştırmacılar daha büyük sistemlerde entegre çalışabilecek okuma devreleri geliştirmek için çalışmalarını sürdürüyor. Filtre ve diğer elektronik bileşenlerle desteklenmesi gereken bu teknoloji, yakın gelecekte kuantum bilgisayarların endüstriyel alanda kullanılabilirliğini önemli ölçüde artırabilir.
