Çinli araştırmacılar, pratik kuantum hesaplamaya doğru önemli bir adım atarak, hata tespit eden mantıksal işlemlerin tam bir setini gerçekleştirebilen bir silikon kuantum işlemcisi geliştirdiler. Shenzhen Uluslararası Kuantum Akademisi’nden ekip, daha önce süper iletken devreler gibi platformlarda gösterilen ancak silikonda gösterilmeyen, hataları kontrol ederken kuantum bilgilerini işleyebilen bir cihaz geliştirdi.
Silikon kuantum işlemci mantıksal işlemleri yapabiliyor
Kuantum sistemleri, hesaplamaları bozabilecek hatalara yol açan gürültüye karşı oldukça hassastır. Bir çözüm, bu tür hataları tespit edebilen ve işleyebilen mantıksal kuantum bitlerine bilgi kodlamaktır. Araştırmacılar, çalışmalarının, hataya dayanıklı kuantum hesaplama için gerekli yapı taşlarının artık modern elektronikte yaygın olarak kullanılan bir malzeme olan silikonda elde edilebileceğini gösterdiğini söylüyor.
İşlemci, fosfor atomlarının atomik hassasiyetle silikona yerleştirilmesiyle oluşturuldu ve kuantum bitlerinin bireysel kontrolüne olanak sağladı. Ekip ayrıca, kuantum sistemlerinde önemli bir hata kaynağı olan sinyal girişimini azaltma yöntemleri de geliştirdi. Araştırmacılar, dört kuantum biti kullanarak, hesaplama sırasında hataları tespit edebilen iki mantıksal kuantum biti kodladılar. Bu yaklaşım, sistemin aksi takdirde sonuçları etkileyebilecek istenmeyen gürültüyü işaretlemesine olanak sağladı.
Çalışma, hata kontrolü yapılmış durumların hazırlanması, mantıksal işlemlerin gerçekleştirilmesi ve bunların bir algoritmada uygulanması da dahil olmak üzere eksiksiz bir işlem zincirini gösterdi. Sistemi test etmek için ekip, bir su molekülünün en düşük enerji durumunu hesaplamak üzere bir kuantum algoritması çalıştırdı. Sonuç, teorik değere oldukça yakın çıktı ve sistemin pratik görevleri yerine getirebileceğini gösterdi.
Araştırmacılar, molekülü simüle etmek için Varyasyonel Kuantum Özdeğer Çözücüsünü kullandılar ve beklenen değerlerden küçük sapmalarla sonuçlar elde ettiler. Bu, yaklaşımın gelecekte gerçek dünya kuantum uygulamalarını destekleyebileceğini gösteriyor.
Çalışma ayrıca, silikon tabanlı sistemlerin az sayıda kübiti kontrol etmenin ötesine geçerek, yerleşik hata tespiti ile koordineli işlemler gerçekleştirebileceğini de gösterdi. Silikon, halihazırda yarı iletken üretiminde yaygın olarak kullanıldığı için kuantum bilgisayarların ölçeklendirilmesi için güçlü bir aday olmaya devam ediyor; bu da gelecekteki sistemlerin daha verimli bir şekilde üretilmesine yardımcı olabilir.
