Bilim insanları tümüyle kuantum işlem yapabilen bir bilgisayar geliştirdiğinde devrimsel bir gelişme yaşanacak. Bugün kullandığımız binlerce mhz hızındaki bilgisayarlar, kuantum bilgisayar ile kıyaslandığında Taş devrinde gibi kalacak. Fakat bunların hepsi olmadan önce, Santa Barbara Kaliforniya Üniversitesi’ndeki fizik profesörü John Martinis gibi fizikçilerin bu devasa işlem gücünü verimli bir şekilde kullanabilmesi gerekiyor. Kübitler yani kuantum bitler çevresel etkenlerden kaynaklanan hatalardan etkilenebiliyor.
Martinis’in laboratuvarında kendi hatalarını kendi kontrol ederek, onları baskılayarak kübitleri koruyan ve sistemi telkin eden bir kuantum devresi geliştirdiler. Bu sayede büyük boyutlu süper iletken kuantum bilgisayarların üretilmesinde engel teşkil eden güven eksikliği tamamlanabilir.
Kübitleri error-free (hata yok) hale getirerek koruyor ya da defalarca aynı sonucu verebilecek kadar stabil hale getiren sistem sayesinde, bilim insanlarının kuantum işlemcilerde yaşadığı temel problemlerden biri çözülmüş olacak.
“Kuantum bilgisayarlardaki en büyük zorluklardan biri kübitlerin doğası gereği kusurlu olmasıdır. Eğer bunlara bazı bilgileri depolarsanız, sonrasında unutacaktır,” diyor araştırmadaki öğrencilerden Julian Kelly
Klasik bilgi işlemde, bitler ya 1 ya 0 olsa da , kübitler farklı boyutlarda her yerde bulunabiliyor. Bu özelliğe “superpositioning-süperpozisyonlama” adı veriliyor ve kuantum bilgisayarlar fenomensel gücü sağlasa da kübitler dengesiz ortamlarda çevrilerek(bit-flip) çalışmayı zorlaştırıyor.
“Kaybolan bir veriyi işlemek zordur,” diyor Kelly. Fakat bu engel Kelly,Rami Barends, bilim insanı Austin Fowler ve Martinis’in grubundaki diğer elemanlar tarafından çözüldü. Hata prosesi bilgiyi saklamak için birkaç kübitten oluşan bir şema oluşturmaya dayanıyor. Bu sayede bilgi birkaç kübit boyunca depolanıyor.
İşte bu fikirden yola çıkan bilim insanları 9 kübitten oluşan bir sistem oluşturdu. Devredeki kübitler, komşularındaki bilgileri korumakla sorumlu . Sürekli tekrarlayan hata tespit düzeltme sistemi sayesinde, her bir kübitin bilgi saklayabileceği süre uzuyor.
“Bu sayede ilk kez kendi hatalarını onarma kabiliyeti olan bir kuantum makinesi yapılmış oldu,” diyor Fowler. Tabi araştırmacıların ihtiyacı olan kompleks hesaplamaları yapmak için, yüzlerce milyon kübitten oluşan gerçek bir kuantum bilgisayar yapmak gerekiyor. Tabi öncesinde stabil bir hata önleme sistemi oluşturmak gerekiyor.
Yüzey kodu(surface code) adı verilen hata tespit ve düzeltme sistemi Fowler tarafından geliştirildi. Bu sistem benzer bilgileri kullanarak—orijinal veride (eğer varsa) değişimi ölçen—orijinal verinin duplikasyonunu engelleyerek sanki klasik bilgisayarlardaki bir hata tespiti yapıyor. Bu şekilde, esas orijinal gözlemlenmemiş kübitlerde saklanabiliyor.
Peki neden ? Çünkü bu kuantum fiziği, kuantum halini ölçemezsiniz, ancak halen kuantumda olduğunu umabilirsiniz. Aşırı ölçüm yapılması kübiti tekli hale sabitleyerek, sonrasında süperpozisyonlama gücünü kaybetmeseine neden olabilir. Bu nedenle SuDoku bulmacası beznzeri, dizilimdeki benzer data kübit değerleri komşu ölçüm kübitler tarafından alınıyor. Böylece kübitlerin etrafındaki veriler değerlendirilerek ölçülüyor.
“Böylece sadece hataların tespit edecek kadar veri çekerek, kuantum durumunu bozmuyorsunuz,” diyor Kelly.
Martinis’in grubu bu araştırmayı rafine etmek için bu yeni geliştirmeye devam ediyor. Bu özel kuantum hata düzeltme sistemi “bit-flip(bit çevirme)” hatasına karşı kendisini kanıtlamasına rağmen, araştırmacılar bu hataların bütünleştirici hatasına “phase flip” eğilmiş durumda. Böylece sürekli olan hata düzeltme döngülerine karşı izlenebilecek davranışlar gözlenebilecek.
Bu gelişmenin kuantum bilgisayarlar için büyük bir gelişme olduğu belirtiliyor.
Kaynak : http://www.sciencedaily.com/releases/2015/03/150304152621.htm
Araştırma Referansı :
- J. Kelly, R. Barends, A. G. Fowler, A. Megrant, E. Jeffrey, T. C. White, D. Sank, J. Y. Mutus, B. Campbell, Yu Chen, Z. Chen, B. Chiaro, A. Dunsworth, I.-C. Hoi, C. Neill, P. J. J. O’Malley, C. Quintana, P. Roushan, A. Vainsencher, J. Wenner, A. N. Cleland, John M. Martinis. State preservation by repetitive error detection in a superconducting quantum circuit. Nature, 2015; 519 (7541): 66 DOI:10.1038/nature14270
Bir Yorum