Kuantum bilgisayarlar ancak güvenilir oldukları ölçüde işe yarar; kübitlerin en büyük zaafı ise tam da bu güvenilirlik. Elektrik gürültüsü, başıboş ışınım veya aşırı ısınma gibi en küçük bozulmalar, hata düzeltme devreye girmeden hesaplamayı bozabilir. Bir işlem ne kadar uzun sürerse, hata olasılığı o kadar artar. Chalmers Teknoloji Üniversitesi'nden yeni bir kuramsal sonuç bu yüzden önemli: hata korumalı bir kuantum durum sınıfını kontrol etmek için gereken işlem sayısını binlerce kontrol çevriminden tek bir çevrime indiriyor.
Physical Review Letters'ta 'Single-Period Floquet Control of Bosonic Codes with Quantum Lattice Gates' başlığıyla yayımlanan çalışma bozonik kuantum kodlarıyla ilgili. Bu kodlar bilgiyi tek tek fiziksel kübitlerde değil, süperiletken devrelerdeki mikrodalga alanlarında saklıyor; böylece özellikle sistemden enerji kaybı gibi bazı hata türlerine karşı yapısal koruma sağlıyor.
Sorun her zaman kontroldü. Gereken bozonik durumları geleneksel yöntemlerle oluşturmak, sistemi binlerce tekrarlı sürüş çevriminden geçirmek anlamına geliyordu; bu yavaş süreç gürültüye bolca fırsat tanıyor. Chalmers'ta uygulamalı kuantum fiziği ve kuantum teknolojisi alanında çalışan Lei Du ile Tangyou Huang, bunun yerine yakın zamanda önerilen 'kuantum kafes geçitleri'ni kullanarak işlemleri tek bir sürüş çevrimi içinde gerçekleştiriyor.
Huang, 'Bunu büyük bir Lego kalesi inşa etmeye benzetebilirsiniz' dedi. 'Tuğla tuğla dizip hata yapma riskini almak yerine, kuantum kafes geçitleri hızlı ve verimli biçimde birleştirilebilen hazır Lego modülleri gibi davranıyor.'
Yöntemin pratik cazibesi, süperiletken kuantum bilgisayarları hedeflemesi. Chalmers'ın kendisi de geliştirmekte olduğu 100 kübitlik makinede bu platformu kullanıyor ve ekip yöntemin mevcut devre tasarımlarıyla uygulanabileceğini söylüyor. Huang, 'Chalmers'taki meslektaşlarımızla olası deneysel uygulamaları şimdiden tartışıyoruz ve yöntemin yakın gelecekte gösterilmesini umuyoruz' dedi.
Bu uyarı önemli: Sonuç kuramsal; bin kat hızlanma donanımda ölçülmedi. Yine de hedeflediği darboğaz — hataya dayanıklı makinelerin ihtiyaç duyacağı hata düzeltici durumların hızlı ve güvenilir biçimde oluşturulup kontrol edilmesi — alanın kabul edilmiş engellerinden biri ve araştırmacılar bunun yeni bir donanım kuşağını beklemeden çözülebileceğini savunuyor. Yazarlar Chalmers ve Tianjin Üniversitesi'ne bağlı; çalışma Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı, Wallenberg Kuantum Teknolojileri Merkezi ve Knut ile Alice Wallenberg Vakfı tarafından desteklendi.
