Bir araştırma ekibi, kuantum bilgisayarın iki düzeltme kodu arasında geçiş yapabilmesini ve böylece tüm hesaplama işlemlerini hataya karşı korumalı bir şekilde gerçekleştirebilmesini sağlayan bir yöntem geliştirdi ve bu yöntemi ilk kez deneysel olarak uyguladı.
Kuantum bilgisayarlardaki hataları düzeltmek için çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Farklı düzeltme kodlarıyla tüm işlemler eşit derecede iyi bir şekilde uygulanamaz. Bu nedenle, bir araştırma ekibi, bir kuantum bilgisayarın iki düzeltme kodu arasında geçiş yapabilmesini ve böylece tüm hesaplama işlemlerini hataya karşı korumalı bir şekilde gerçekleştirebilmesini sağlayan bir yöntem geliştirdi ve bu yöntemi ilk kez deneysel olarak uyguladı.
Kuantum bilgisayarlardaki hataları düzeltmek için çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Farklı düzeltme kodlarıyla tüm işlemler eşit derecede iyi bir şekilde uygulanamaz. Bu nedenle, Innsbruck Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, RWTH Aachen ve Forschungszentrum Jülich'ten bir ekip ile birlikte, bir kuantum bilgisayarın iki düzeltme kodu arasında geçiş yapabilmesini ve böylece tüm hesaplama işlemlerini hataya karşı korumalı bir şekilde gerçekleştirebilmesini sağlayan bir yöntem geliştirdi ve bu yöntemi ilk kez deneysel olarak uyguladı.
Bilgisayarlar da hata yapabilir. Bu hatalar genellikle teknik önlemlerle bastırılır veya hesaplama sırasında tespit edilip düzeltilir. Kuantum bilgisayarlarda ise bu süreç biraz daha karmaşıktır, çünkü bilinmeyen bir kuantum durumunun kopyası oluşturulamaz. Bu, hesaplama sırasında durumun birden fazla kez kaydedilemeyeceği ve bu kopyalar karşılaştırılarak bir hatanın tespit edilemeyeceği anlamına gelir. Klasik bilgisayar biliminden esinlenen kuantum fiziği, kuantum bilgisini birbirine dolanık (entangled) birden fazla kuantum bitine (qubit) dağıtarak ve bu şekilde bilgiyi fazlalıkla (redundant) saklayan farklı bir yöntem geliştirmiştir. Bunun nasıl yapılacağı, sözde düzeltme kodları (correction codes) ile tanımlanır.
2022 yılında, Innsbruck Üniversitesi Deneysel Fizik Bölümü'nden Thomas Monz ve RWTH Aachen Kuantum Bilgi Bölümü ile Forschungszentrum Jülich'teki Peter Grünberg Enstitüsü'nden Markus Müller liderliğindeki bir ekip, hataya dayanıklı kuantum bitleri üzerinde evrensel bir operasyon seti uygulayarak, bir algoritmanın bir kuantum bilgisayarda nasıl programlanabileceğini ve hataların etkili bir şekilde düzeltilebileceğini gösterdi. Ancak, farklı kuantum hata düzeltme kodları, farklı zorluklar da beraberinde getirir. Bir teorem, mantıksal kuantum bitleriyle serbestçe programlanabilir hesaplamalar için gereken tüm kapı operasyonlarının hiçbir düzeltme koduyla kolayca ve hataya karşı korumalı bir şekilde uygulanamayacağını belirtmektedir.
Kuantum kapıları farklı düzeltme kodlarıyla gerçekleştirilir
Bu zorluğun üstesinden gelmek için Markus Müller'in araştırma grubu, bir kuantum bilgisayarın iki düzeltme kodu arasında hataya dayanıklı bir şekilde geçiş yapmasını sağlayan bir yöntem geliştirdi. "Bu şekilde, kuantum bilgisayar, ilk kodda gerçekleştirilmesi zor bir mantık kapısı ortaya çıktığında ikinci koda geçiş yapabilir. Bu, hesaplama için gereken tüm kapıların uygulanmasını kolaylaştırır," diye açıklıyor Markus Müller'in araştırma grubunda doktora öğrencisi olan Friederike Butt. Butt, deneyin temelini oluşturan kuantum devrelerini geliştirdi ve bunları Innsbruck'taki Thomas Monz'un araştırma grubuyla yakın iş birliği içinde uyguladı. "Birlikte, ilk kez bir iyon tuzağı kuantum bilgisayarında iki birleştirilmiş kuantum hata düzeltme kodu kullanarak evrensel bir kuantum kapı seti gerçekleştirmeyi başardık," diyor Innsbruck araştırma grubundan doktora öğrencisi Ivan Pogorelov.
"Bu sonuç, Markus Müller'in ekibiyle yıllardır süren iyi iş birliğimize dayanıyor," diyor Thomas Monz, Markus Müller'i, Innsbruck Üniversitesi'ndeki doktora çalışmalarından tanıyor.
Mevcut çalışmanın bulguları, Nature Physics dergisinde yayımlandı. Araştırma, Avusturya Bilim Fonu FWF, Avusturya Araştırma Teşvik Ajansı FFG, Alman DFG, Bavyera Eyalet Hükümeti, Avrupa Birliği ve Avusturya Sanayi Federasyonu Tirol tarafından finansal olarak desteklendi.
Çeviri Kaynak: ScienceDaily
Görsel Kaynak: Interesting Engineering
Yorumlar
Yorum Gönder