Google, kuantum bilgisayarlarda kübitlerin çevresel etkilere karşı kırılgan olması ve sık hata yapması sorununa çözüm arayışı kapsamında Willow kuantum işlemcisi üzerinde “magic state cultivation” (sihirli durum yetiştirme) yöntemini test etti. Geliştirilen yaklaşım, belirli kuantum durumlarının hazırlanması aşamasındaki hataları 40 kat azaltırken, elde edilen mantıksal kuantum durumlarının doğruluğunu yüzde 99,99 seviyesine çıkardı.

YENİ YÖNTEM DONANIM VE HESAPLAMA İHTİYACINI AZALTIYOR

Kuantum bilgisayarların güvenle çalışabilmesi için yalnızca kübit hatalarının düzeltilmesi yetmiyor; karmaşık hesaplamalar için gerekli özel kuantum işlemlerinin de yüksek doğrulukla yapılması gerekiyor. “Magic state” olarak adlandırılan özel durumlar, hata düzeltme sistemleriyle korunan kübitler üzerinde zorlu işlemlerin gerçekleştirilmesini sağlıyor. Bu durumları düşük hata oranlarıyla hazırlamak ise maliyetli bir süreç olarak biliniyor.

Geleneksel “magic state distillation” yöntemi, hatalı olabilecek çok sayıda kuantum durumunu işleyerek az sayıda güvenilir sonuç elde etmeye dayanıyor ve ciddi miktarda donanım kaynağı tüketiyor. Tahminlere göre gelecekteki sistemlerin kaynaklarının yüzde 95'e varan kısmı yalnızca bu özel durumların üretimine harcanabilir. Google araştırmacılarının geliştirdiği cultivation yöntemi ise kusurlu durumları büyük ölçekte işlemek yerine, başlangıçtan itibaren küçük bir sistem üzerinde çalışarak süreci daha az kaynakla ve yüksek doğrulukla tamamlıyor.

WILLOW İŞLEMCİSİNDE HATALAR 40 KAT AZALDI

Gerçek donanım üzerinde yapılan testlerde laboratuvardaki elektrikli ekipman gürültüsü ve sıcaklık değişimleri gibi teknik sorunlarla karşılaşan araştırma ekibi, kontrol sistemlerini iyileştirerek “kickback tomography” adlı yeni bir ölçüm tekniği geliştirdi. Bu sayede gürültünün etkisi azaltıldı ve kuantum durumlarının güvenilirliği net biçimde değerlendirildi.

Çalışmalar sonucunda Willow işlemcisinde hata oranı yaklaşık 40 kat azaltılırken, mantıksal T durumları yüzde 99,99 doğrulukla hazırlandı. Ekip ayrıca “grafting” tekniğiyle kuantum durumlarının farklı hata düzeltme yöntemleri arasında aktarılabileceğini gösterdi. Elde edilen sonuçlar, teorik yaklaşımların gerçek kuantum donanımında uygulanabileceğini ortaya koydu.