Kuantum bilgisayarlar, teoride günümüzün en güçlü harika bilgisayarlarını bile geride bırakabilecek bir bilgi sürece kapasitesine sahip olsalar da, kübitlerin kırılganlığı çok büyük bir mahzur olarak karşılarına çıkıyor. Isı, gürültü yahut elektriksel teşebbüs üzere en küçük çevresel bozulmalar bile kübitlerin hassas kuantum durumunu (tutarlılık) bozarak tüm bilgiyi yok edebiliyor. Bu nedenle, emniyetli ve karmaşık hesaplamalar yapabilmek için kuantum yanılgı düzeltmesi (QEC) kritik derecede kıymetli bir mevzu.
Bilim insanları, artık QEC süreçlerini yüz kata kadar hızlandırabilecek, potansiyel olarak kuantum bilişimin vakit çizelgesini kıymetli ölçüde ileriye taşıyacak bir metot keşfettiler. Algoritmik Yanılgı Toleransı (AFT) ismi verilen bu teknik, kuantum algoritmalarının yapısını yine düzenleyerek yanılgıların anlık olarak tespit edilmesini ve düzeltilmesini sağlıyor.
QuEra’daki bilim insanları tarafından geliştirilen AFT, simülasyonlarda kusur düzeltmeye harcanan süreyi ve hesaplama maliyetini 10 ile 100 kat ortasında azaltırken, hesaplama doğruluğunu korudu. Nature mecmuasında yayımlanan bu heyecan verici sonuçlar, simüle edilmiş bir nötr atom kuantum bilgisayarı üzerinde yapılan testlere dayanıyor.
QuEra’nın baş ticari sorumlusu Yuval Boger, bu gelişmeyi “pratik, büyük ölçekli kuantum bilgisayarlarına giden yol haritasında değerli bir kilometre taşı” olarak nitelendiriyor. Boger, AFT’nin verimlilik tarafındaki büyük bir darboğazı ortadan kaldırdığını ve tam kusur toleranslı sistemlere giden yolda muazzam bir hesaplama yükünün artık kaçınılmaz olmadığını gösterdiğini söylüyor.
AFT’nin devrimci tesiri ve pratik uygulama potansiyeli
Geleneksel QEC tekniklerinde, sistemin muteber bir formda çalışması için sistemli aralıklarla kusur denetimleri yapılır ve bu denetimler için ana hesaplama durdurulur. Bu yaklaşım, gereksiz ve ağır bir hesaplama yükü yaratarak kuantum bilgisayarların suratını düşürür.
AFT ise bu süreci temelden değiştiriyor. Algoritmalar, kusur tespitinin hesaplamanın akışına doğal olarak dahil edilmesini sağlayacak formda yine yapılandırılıyor. Boger, bu sayede süreç başına onlarca tekrara muhtaçlık duymak yerine, mantıksal adım başına tek bir denetimin kâfi olabileceğini belirtiyor. Bu yenilik, kusur düzeltme yükünü radikal bir biçimde azaltarak kuantum bilgisayarların yararlı hesaplamalar yapabilmesi için gereken donanım ölçüsünü ve yürütme müddetini kıymetli ölçüde düşürüyor.
Bu hızlanma, kuantum bilgisayarlarının daha evvel epeyce güç olan gerçek dünya sorunlarını çözebilmesi açısından son derece değeri bir adım. Örneğin, global nakliye konteyneri rotalarını optimize eden karmaşık bir algoritmanın, klâsik QEC metotlarıyla bir ay sürebileceği varsayılıyordu. Şartlar değişeceği için bu kadar uzun müddette elde edilen sonuçlar kullanışsız olacaktı. Fakat AFT ile tıpkı hesaplama potansiyel olarak bir günden kısa bir müddette tamamlanabilir.
QuEra temsilcileri, nötr atom kuantum bilgisayarlarının AFT için bilhassa uygun olduğunu belirtiyor. Bu sistemler, atomların esnekliği sayesinde kübitlerin konumlandırılmasını özgür bırakıyor ve sabit temaslarla hudutlu kalmıyor. Ayrıyeten nötr atom makineleri, paralel süreçleri destekleyerek kusurun izole edilmesini kolaylaştırıyor. Bütün bu avantajlar, nötr atomları algoritmik yanılgı toleransından yararlanmak için eşsiz bir pozisyona yerleştiriyor.
