Son derece soğuk atomlardan yapılmış bir kuantum bilgisayarı, uzun hesaplamalar sırasında kendi hatalarını düzeltebilir; bu, gerçekten kullanışlı hale gelmenin önemli bir ön koşuludur.
Atom Computing’in kuantum bilgisayarında kullanılan optik bileşenlerden bazıları
Gerçekten kullanışlı ilk kuantum bilgisayarını yapma yarışı daha da heyecan verici hale geldi. Son derece soğuk atomlardan yapılmış bir kuantum bilgisayarı, aynı derecede yetenekli ve gelecek vaat eden küçük makineler grubuna katılarak kullanışlılık yolundaki en önemli kilometre taşlarından bazılarını artık geçti.
Yeterince güçlü kuantum bilgisayarların yeni materyaller ve ilaçlar keşfetme yeteneğimizi dönüştüreceği ve internetin temelini oluşturan şifrelemeyi kıracağı konusunda geniş bir fikir birliği olmasına rağmen, bunların en iyi nasıl oluşturulacağı konusunda birçok rakip fikir var. Google ve IBM gibi sektörün önde gelen şirketleri, on yıl boyunca küçük süperiletken devrelerden kuantum bilgisayarları oluşturmaya çalıştılar ve bu yaklaşım şu anda en önde gidiyor.
Ancak elektriksel olarak nötr ultra soğuk atomları kullanan alternatif bir yaklaşım son zamanlarda ilgi görüyor. Atom Computing’den Ben Bloom ve meslektaşları, kendi hatalarını tekrar tekrar yakalayıp düzeltebilen, nötr atomlu kuantum bilgisayarı olarak adlandırılan bir bilgisayar inşa ettiler; bu, onun kullanışlı olabilmesi için çok önemli bir gerekliliktir.
“Bu, nötr atom sisteminde neler yapabileceğinize dair büyük bir onay işareti” diyor. “Daha önce yaptığımız (deneyler) arasındaki farklar büyük değişikliklerdi, ancak şimdi mesele onu daha iyi, daha hızlı ve daha ucuz hale getirmekle ilgili.”
Araştırmacılar hata düzeltmeye veya kuantum bilgisayarın bunu tanıma becerisine odaklandılar, bir hesaplama hatası yaptı ve hesaplamayı atıp yeniden başlattı. Kuantum bilgisayarları herkesin bildiği gibi hataya açıktır ve bu nedenle onları düzeltmek, kullanışlılığın önündeki en büyük engellerden biridir.
Hata düzeltme, bilginin kubit adı verilen birkaç kuantum hesaplama bitine yayılmasını içerir. Bu kübitlerden bazıları daha sonra bir hata oluştuğunda uyarı sistemi olarak kullanılıyor ve böylece hata düzeltilebiliyor.
Atom Computing ekibi, herhangi bir ek hataya yol açmadan hata düzeltme için kübit gruplarının boyutunu 16’lı gruplardan 32’li gruplara çıkarabileceğini gösterdi. Aslında daha büyük kübit gruplamasında hata oranları daha düşüktü. Bu önemlidir, çünkü kuantum bilgisayardaki kübitlerin sayısını artırmak sonuçta onu daha güçlü kılan şeydir.
2023’te, Google’daki araştırmacılar, Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’ndeki bir ekibin 2025’te yaptığı gibi, süper iletken bir kuantum bilgisayarında eş zamanlı olarak kubit sayısını artırdı ve hata oranını azalttı. Ayrıca 2025’te, Harvard Üniversitesi’nden bir araştırmacı ekibi, başka bir nötr atomlu kuantum bilgisayar için aynı şeyi gösterdi. Bloom, yeni deneyi farklı kılan şeyin, ekibin kuantum bilgisayarı çalışır durumda tutabilmesi ve hataları kontrol ederek uyarı sistemi kübitlerine art arda 90 defaya kadar bakabilmesi olduğunu söylüyor. “Hedef her zaman… hata düzeltmeyi sonsuza kadar çalıştırmaktı” diyor.
Endüstriyel olarak ilgili sorunları çözmek, hem çok sayıda kubit hem de güvenilir bir şekilde devam edebilen hesaplamalar gerektirecektir ve Atom Computing ekibi, yeni çalışmanın her ikisinin de yapılabileceğine dair bir kanıt oluşturduğunu savunuyor. Princeton Üniversitesi’nden Jeff Thompson, “Bu çalışma, gerçek bir nötr atomlu kuantum bilgisayarı oluşturmak için gereken tüm yetenekleri tek bir deneyde bir araya getiren ilk çalışmadır” diyor. Bunun deneysel bir güç gerektirdiğini ancak genel hata oranlarında ve hesaplama hızında hala iyileştirme için yer olduğunu söylüyor.
Wisconsin-Madison Üniversitesi’nden Mark Saffman, bunun, geleneksel bilgisayarların çalışmaya devam edebilmesine benzer şekilde, gerçekten sürekli olarak çalıştırılabilen nötr atomlu bir kuantum bilgisayarı oluşturmaya yönelik bir başka adım olduğunu söylüyor. Ancak Saffman, kuantum bilgisayarının hataları kontrol etmek için yaptığı bu 90 tur boyunca çalışmaya devam ettikçe bazı ek hataların biriktiğini ve bunun da onun kullanışlılık vaadini azalttığını söylüyor.
Bloom, kendisinin ve meslektaşlarının halihazırda bazı hataları gidermeye çalıştıklarını ve ekibin kuantum bilgisayarın performansını sürekli olarak iyileştirme becerisine güvendiğini söylüyor. Ona göre, diğer araştırma gruplarının çalışmaları ile birlikte ele alındığında, yeni çalışma, nötr atomlu kuantum bilgisayarları, süper iletken kübitler de dahil olmak üzere diğer yaklaşımlara karşı zorlu bir rakip haline getiriyor.
Bloom, “Bu çalışmanın gösterdiği şey, nötr atomların süperiletken kübitler kadar harika olmasını engelleyen birçok fiziksel mekanizmanın yok olmaya başlamasıdır” diyor. Thompson da benzer bir görüşe sahip. “Sektör genelinde hızlı bir ilerlemenin takip edilmesini bekliyorum” diyor.
