Oxford Üniversitesi fizikçileri, tek bir kuantum bit (kübit) üzerinde kontrol sağlama konusunda yeni bir küresel doğruluk rekoru kırdıklarını açıkladı.
Physical Review Letters dergisinde yayınlanan yeni bir makaleye göre, Oxford Üniversitesinden bir grup fizikçi, kuantum hesaplamada yeni bir doğruluk rekoru kırdı. Elde edilen sonuç, bir kuantum mantık işlemi için şimdiye kadar kaydedilen en düşük hata oranını temsil ediyor; sadece 0,000015% veya 6,7 milyon işlemde 1 hata. Bu rekor, aynı ekibin önceki en iyi performansının neredeyse on katı daha iyi. Ekibin 2014’te kaydettiği önceki en iyi tek kübit hata oranı 1 milyon işlemde 1 idi.
Science Daily’nin haberine göre, bir kişinin bir yıl içinde yıldırım çarpma olasılığı (1,2 milyonda 1), Oxfordlu fizikçilerin hata yapma olasılığından (6,7 milyonda 1) daha yüksek.
Bu hassasiyet seviyesi hapsedilmiş kalsiyum iyonunun kübit olarak kullanılmasıyla elde edildi. Kalsiyum iyonları, uzun ömürleri ve dayanıklılıkları nedeniyle kuantum bilgi depolamak için iyi bir seçim oluyor. Geleneksel lazer tabanlı yaklaşımların aksine, Oxford ekibi kalsiyum iyonlarının kuantum durumunu mikrodalga (elektronik) sinyallerle kontrol etti.
Bu yöntem, lazer kontrolünden daha kararlı bir performans sunuyor ve pratik bir kuantum bilgisayar tasarlamak için çeşitli avantajlar barındırıyor. Örneğin, elektronik kontrol lazerlere kıyasla çok daha ucuz, dayanıklı ve iyon tuzaklama çiplerine entegre edilmesi daha kolay. Ayrıca, deneyler oda sıcaklığında ve manyetik koruma olmadan gerçekleştirildi; bu da çalışan bir kuantum bilgisayarın teknik gereksinimlerini büyük ölçüde basitleştiriyor.
Neden önemli?
Kuantum bilgisayarlarda kullanışlı hesaplamalar yapabilmek için milyonlarca işlemin birçok kübit üzerinde sorunsuz çalışması gerekiyor. Eğer hata oranı çok yüksekse, hesaplamanın sonucu anlamsız hale gelebilir. Hataları düzeltmek için kuantum hata düzeltme yöntemleri kullanılsa da, bu ek kübitlere ihtiyaç duyulması anlamına geliyor. Oxford ekibinin geliştirdiği yeni yöntem, hata oranını düşürerek gereken kübit sayısını ve dolayısıyla kuantum bilgisayarın maliyetini ve boyutunu azaltıyor.
Kısacası, hata olasılığının büyük ölçüde azaltıldığı yeni çalışma, kuantum bilgisayarların gelecekte daha küçük, hızlı ve verimli olmasının önünü açıyor. Kübitlerin bu derece hassas kontrolü, aynı zamanda kuantum saatleri ve sensörleri gibi diğer kuantum teknolojileri için de faydalı olacak.
Bulgular, gerçek dünya problemlerini çözebilecek pratik kuantum bilgisayarlar inşa etmek için önemli bir adım olarak sunuluyor.
Bu rekor sonuç önemli bir dönüm noktası olsa da, araştırma ekibi bunun daha büyük bir zorluğun parçası olduğunu düşünüyor. Kuantum hesaplama, hem tek kübit hem de iki kübitli mantık kapılarının birlikte çalışmasını gerektiriyor. Şu anda, iki kübitli kapıların hata oranları çok daha yüksek (şimdiye kadarki en iyi örneklerde yaklaşık 2000’de 1). Bu hataların azaltılması, tam anlamıyla hataya dayanıklı kuantum makineleri inşa etmek için kritik öneme sahip.
Kaynak: Physical Review Letters
