Kuantum bilgisayarların temel yapı taşlarından biri olan kübitlerin yerini alabilecek yeni nesil kuantum bilgi birimleri üzerinde önemli bir ilerleme kaydedildi. Nature dergisinde yayımlanan son çalışmaya göre bilim insanları, kübitten daha fazla durum taşıyabilen “qutrit” ve “ququart” sistemlerinde ilk kez başarılı bir şekilde hata düzeltme mekanizması uygulamayı başardı. Bu gelişme, kuantum hesaplamada kapasite artışı ve donanım verimliliği açısından çığır açabilecek potansiyele sahip.

Qudit Çağı: Daha Az Donanımla Daha Fazla Bilgi

Geleneksel dijital sistemlerde olduğu gibi kübitler de yalnızca iki durumu temsil eder: 0 ve 1. Ancak kuantum fiziği, çok daha fazla durumun aynı anda var olabilmesine olanak tanır.

İşte bu prensipten yola çıkan bilim insanları, üç (qutrit) ve dört (ququart) farklı durumu aynı anda işleyebilen sistemlerle çalışmaya başladı. Genel adıyla “qudit” olarak adlandırılan bu çok seviyeli kuantum sistemleri, teorik olarak daha az fiziksel donanımla daha fazla bilgi işleme kapasitesi sunabilir.

Transmon Tabanlı Yeni Yaklaşım

Yapılan deneylerde araştırmacılar, halihazırda kuantum donanımlarında yaygın olarak kullanılan transmon sistemini temel aldı. Bu süper iletken yapı, mikrodalga boşlukları ile entegre edilerek qutrit ve ququart sistemleri oluşturuldu. Deneylerde, bu sistemlere fotonlar gönderilerek farklı enerji modları oluşturuldu ve bu modlar bilgi durumu olarak değerlendirildi.

Hata Düzeltmede Önemli Başarı

Qutrit ve ququart sistemlerinde bugüne kadar en büyük engellerden biri olan hata düzeltme problemi, yeni bir algoritmayla aşılabildi. Araştırmacılar, bu çok seviyeli kuantum sistemlerinde zayıf ölçüm yöntemlerini kullanarak sistemdeki hataları tespit etmeyi ve düzeltmeyi başardı. Üstelik bu işlem, klasik yöntemlerle değil; pekiştirmeli öğrenme (reinforcement learning) kullanılarak optimize edildi.

Bellek Süresi Artıyor

Deneyler sırasında sistem hem kübit hem qutrit hem de ququart modlarında çalıştırıldı. Sonuçlar, hata düzeltme mekanizmasının aktif olduğu durumlarda sistemin kararlılığının yaklaşık 1.8 kat arttığını gösterdi. Özellikle qutrit sisteminin, hatasız bir kübit kadar uzun süre stabil kalabildiği; ququart’ın ise hatasız bir qutrit’ten daha iyi performans sergilediği görüldü.

Geleceğin Kuantum Bilgisayarlarına Adım

Her ne kadar bu deneyler henüz tekil cihazlarda, gerçek kuantum hesaplama uygulamaları olmadan yapılmış olsa da, ortaya konan kavramsal başarı, kuantum hesaplamanın geleceği için kritik bir kilometre taşı olarak değerlendiriliyor. Bugün karşılaşılan en büyük sorunlardan ikisi olan düşük kübit sayısı ve yüksek hata oranlarına çözüm olabilecek bu yeni yaklaşım, daha verimli ve güçlü kuantum sistemlerinin kapısını aralıyor.

Daha fazla güncel haberler için Sinetech.tr’yi takip etmeye devam edin.