Surrey Üniversitesi araştırmacıları, kuantum bilgisayarlar büyüdükçe hata oranlarını düşük tutma sorununa çözüm olabilecek yeni bir kübit tasarımı önerdi. npj Quantum Information’da yayımlanan çalışmada tanıtılan Superfluid Helium Oscillator Quantum (SHOQ) cihazı, sürtünmesiz akabilen süperakışkan helyum-3’ü kullanıyor.
Günümüzdeki birçok kuantum sistemi, elektromanyetik gürültüye ve başıboş elektrik yüklerine duyarlı süperiletken devrelere dayanıyor. Kübit sayısı arttıkça bu tür bozulmaları kontrol etmek zorlaşıyor. Elektrik yükü taşımayan süperakışkan helyumun ise bazı elektromanyetik gürültü türlerine karşı doğal koruma sağlayabileceği belirtiliyor.
Araştırmacıların hesaplamalarına göre SHOQ cihazının hata oranları, geleneksel süperiletken kübitlerden yaklaşık 100 kat daha düşük olabilir. Çalışmanın başyazarı Dr. Priya Sharma, fikrin bileşenlerinin ilk kez bir mikroakışkan cihazda bir araya getirildiğini ve cihazın kübit olarak çalışmasını sağlayacak ayrıntıların belirlendiğini söyledi. Ekip, sonraki adım olarak prototip üretip öngörüleri test etmeyi planlıyor.
SHOQ’un mevcut kuantum donanımının yerini alması yerine süperiletken kuantum teknolojisiyle birlikte kullanılması öngörülüyor. Böylece farklı kübit türleri aynı sistemde farklı görevler üstlenebilir. Uzun vadede cihaz, hesaplamaları başka donanımlar yürütürken kuantum bilgilerini saklayan bir bellek olarak da kullanılabilir.
Cihazın çalışması son derece düşük sıcaklıklar gerektiriyor; araştırmacılar, süperakışkan helyum-3 deneylerinde gerekli koşullara daha önce ulaşıldığını belirtiyor. Proje, Northwestern University’den Professor Jens Koch’un işbirliğiyle yürütüldü. Prototip çalışması, Dr. Priya Sharma’ya verilen IAA Commercialisation Fellowship ile destekleniyor.
Neden önemli
Önerinin önemi, kübit sayısı arttıkça büyüyen gürültü ve hata kontrolü sorununa, mevcut süperiletken yaklaşımın doğrudan tekrarı olmayan bir seçenek sunmasından kaynaklanıyor. Elektrik yükü taşımayan bir ortamdan yararlanılması, SHOQ’un tek başına yeni bir bilgisayar kurmaktan çok, mevcut sistemlerde belirli işlevleri üstlenebilecek tamamlayıcı bir bileşen olarak değerlendirilmesini mümkün kılıyor. Özellikle kuantum bilgilerini hesaplama sırasında koruyabilecek bir bellek fikri, tasarımın kullanım alanını yalnızca işlem yapma kapasitesiyle sınırlamıyor. Ancak hesaplanan hata avantajının gerçek cihazda görülüp görülmeyeceği, prototip üretimiyle ve son derece düşük sıcaklıklarda yapılacak testlerle açıklığa kavuşacak; mevcut sonuç uygulanmış bir performans değil, sınanmayı bekleyen bir tasarım önerisi.