Kuantum bilgisayarların önündeki en büyük mahzurlardan biri kusur oranlarının yüksek olması. Yeni geliştirilen “phantom codes” yani hayalet kodlar isimli algoritmalar ise bu sorunu kıymetli ölçüde azaltabilecek bir metot sunuyor. Araştırmacılara nazaran bu yaklaşım, bilhassa karmaşık programların kusursuz formda çalışmasını sağlayarak kuantum bilgisayarların gerçek dünyadaki kullanımını hızlandırabilir.
Kuantum bilgisayarların birinci ortaya çıktığı devirde birtakım fizikçiler bu teknolojinin pratikte işe yaramayacağını düşünüyordu. Bunun en büyük nedeni aygıtların çok kolay yanılgı üretmesi ve bu kusurların düzeltilmesinin son derece güç olmasıydı. Bugün ise farklı cinslerde kuantum bilgisayarlar geliştirildi ve kimi bilimsel keşiflerde kullanılmaya başlandı. Buna karşın yanılgı sorunu hâlâ tam manasıyla çözülebilmiş değil. Harvard Üniversitesi’nden Shayan Majidy’ye nazaran birçok tanınan kusur düzeltme sistemi kuantum bilgisayarların bilgiyi yanılgısız biçimde depolamasına yardımcı olsa da hesaplama kademesinde birebir başarıyı gösteremiyor.
Mantıksal kübitler ve yanılgı sorunu
Kuantum bilgisayarlar kübit ismi verilen fizikî ünitelerden oluşuyor. Lakin gerçek hesaplamalarda birden fazla vakit mantıksal kübitler kullanılıyor. Mantıksal kübitler, birden fazla kübitin tıpkı bilgiyi paylaşarak kusur oranını düşürdüğü yapılar olarak tanımlanıyor.
Hatasız bir hesaplama gerçekleştirmek için aygıtların bu mantıksal kübitleri çeşitli fizikî süreçlerle manipüle etmesi gerekiyor. Fizikî kübitlere lazer ya da mikrodalga uygulanarak onların kuantum özellikleri değiştiriliyor yahut iki ya da daha fazla kübit dolaşıklık durumuna sokuluyor. Lakin bu süreçlerin her biri yeni yanlışların ortaya çıkma ihtimalini artırıyor.
“Hayalet Kodlar” neyi değiştiriyor?
Hayalet kodların sunduğu en değerli avantaj, birçok mantıksal kübitin fizikî bir müdahaleye gerek kalmadan dolaşıklık kurabilmesi. Bu nedenle yola hayalet kodlar ismi veriliyor. Bu yaklaşım sayesinde hesaplama sırasında yapılması gereken fizikî süreç sayısı azalıyor. Daha az süreç yapılması ise hem verimliliği artırıyor hem de yanlışların oluşabileceği noktaların sayısını düşürüyor.
Majidy ve grubu bu yolu iki farklı misyonda bilgisayar simülasyonlarıyla test etti. Bunlardan biri hesaplamalarda sık kullanılan özel bir kübit durumunun hazırlanmasıydı. Başkası ise kuantum gereçlere ilişkin kolaylaştırılmış bir modelin simülasyonu oldu. Sonuçlar dikkat cazipti. Fizikî manipülasyonların azalması sayesinde hayalet kodlar, klâsik kusur düzeltme formüllerine kıyasla yüz kata kadar daha yanlışsız sonuçlar üretebildi.
Her meseleye tahlil değil lakin güçlü bir araç
Araştırmacılar bu sistemin her kuantum programı için uygun olmadığını belirtiyor. Majidy’ye nazaran hayalet kodlar bilhassa çok sayıda dolaşıklık gerektiren hesaplamalarda büyük avantaj sağlıyor. Prosedür sıfırdan dolaşıklık üretmek yerine zati mevcut olan dolaşıklığı daha verimli kullanmayı hedefliyor. İrlanda’daki Galway Üniversitesi’nden Mark Howard ise kuantum hesaplamada yanılgı düzeltme sistemlerini zırh seçimine benzetiyor. Kimi usuller daha güçlü müdafaa sağlarken daha ağır ve esnek olmayan yapılar oluşturabiliyor. Hayalet kodlar ise daha esnek bir yapı sunuyor fakat kimi klasik formüllere nazaran daha fazla kübit gerektirebiliyor.
Bu nedenle uzmanlara nazaran hayalet kodlar, kuantum bilgisayarların tüm yanılgı sorunlarını tek başına çözen bir yaklaşım olmayabilir. Bunun yerine belli alt programlarda yahut özel misyonlarda kullanılabilecek güçlü bir araç olarak öne çıkıyor. Sydney Üniversitesi’nden Dominic Williamson ise bu formülün öteki kusur düzeltme teknikleriyle ne kadar rekabetçi olacağının şimdi net olmadığını söylüyor. Bunun büyük ölçüde kuantum bilgisayar donanımlarındaki gelecekteki gelişmelere bağlı olacağı düşünülüyor.
Araştırma takımı şimdiden çok soğuk atomlarla çalışan kuantum bilgisayarları geliştiren bilim insanlarıyla iş birliği yapıyor. Majidy’ye nazaran hayalet kodlardan elde edilen bilgiler ve kübitlerin pratik sonlarına dair yeni datalar, gelecekte kuantum programlarının belli misyonlar ve donanımlar için özel olarak tasarlanmasının önünü açabilir.
