Kuantum bilgisayarların en büyük kabusu bitebilir. “Hayalet Kodlar” nedir?

Kuantum bilgisayarların önündeki en büyük engellerden biri hata oranlarının yüksek olması.

Yeni geliştirilen “phantom codes” yani hayalet kodlar adlı algoritmalar ise bu sorunu önemli ölçüde azaltabilecek bir yöntem sunuyor.

Araştırmacılara göre bu yaklaşım, özellikle karmaşık programların hatasız şekilde çalışmasını sağlayarak kuantum bilgisayarların gerçek dünyadaki kullanımını hızlandırabilir.Kuantum bilgisayarların ilk ortaya çıktığı dönemde bazı fizikçiler bu teknolojinin pratikte işe yaramayacağını düşünüyordu.

Bunun en büyük nedeni cihazların çok kolay hata üretmesi ve bu hataların düzeltilmesinin son derece zor olmasıydı.

Bugün ise farklı türlerde kuantum bilgisayarlar geliştirildi ve bazı bilimsel keşiflerde kullanılmaya başlandı.

Buna rağmen hata problemi hâlâ tam anlamıyla çözülebilmiş değil.

Harvard Üniversitesi’nden Shayan Majidy’ye göre birçok popüler hata düzeltme yöntemi kuantum bilgisayarların bilgiyi hatasız şekilde depolamasına yardımcı olsa da hesaplama aşamasında aynı başarıyı gösteremiyor.Mantıksal kübitler ve hata sorunuKuantum bilgisayarlar kübit adı verilen fiziksel birimlerden oluşuyor.

Ancak gerçek hesaplamalarda çoğu zaman mantıksal kübitler kullanılıyor.

Mantıksal kübitler, birden fazla kübitin aynı bilgiyi paylaşarak hata oranını düşürdüğü yapılar olarak tanımlanıyor.Hatasız bir hesaplama gerçekleştirmek için cihazların bu mantıksal kübitleri çeşitli fiziksel işlemlerle manipüle etmesi gerekiyor.

Fiziksel kübitlere lazer ya da mikrodalga uygulanarak onların kuantum özellikleri değiştiriliyor veya iki ya da daha fazla kübit dolaşıklık durumuna sokuluyor.

Ancak bu işlemlerin her biri yeni hataların ortaya çıkma ihtimalini artırıyor.“Hayalet Kodlar” neyi değiştiriyor?Hayalet kodların sunduğu en önemli avantaj, birçok mantıksal kübitin fiziksel bir müdahaleye gerek kalmadan dolaşıklık kurabilmesi.

Bu nedenle yönteme hayalet kodlar adı veriliyor.

Bu yaklaşım sayesinde hesaplama sırasında yapılması gereken fiziksel işlem sayısı azalıyor.

Daha az işlem yapılması ise hem verimliliği artırıyor hem de hataların oluşabileceği noktaların sayısını düşürüyor.Majidy ve ekibi bu yöntemi iki farklı görevde bilgisayar simülasyonlarıyla test etti.

Bunlardan biri hesaplamalarda sık kullanılan özel bir kübit durumunun hazırlanmasıydı.

Diğeri ise kuantum malzemelere ait basitleştirilmiş bir modelin simülasyonu oldu.

Sonuçlar dikkat çekiciydi.

Fiziksel manipülasyonların azalması sayesinde hayalet kodlar, geleneksel hata düzeltme yöntemlerine kıyasla yüz kata kadar daha doğru sonuçlar üretebildi.Her soruna çözüm değil ama güçlü bir araçAraştırmacılar bu yöntemin her kuantum programı için uygun olmadığını belirtiyor.

Majidy’ye göre hayalet kodlar özellikle çok sayıda dolaşıklık gerektiren hesaplamalarda büyük avantaj sağlıyor.

Yöntem sıfırdan dolaşıklık üretmek yerine zaten mevcut olan dolaşıklığı daha verimli kullanmayı hedefliyor.

İrlanda’daki Galway Üniversitesi’nden Mark Howard ise kuantum hesaplamada hata düzeltme yöntemlerini zırh seçimine benzetiyor.

Bazı yöntemler daha güçlü koruma sağlarken daha ağır ve esnek olmayan yapılar oluşturabiliyor.

Hayalet kodlar ise daha esnek bir yapı sunuyor ancak bazı geleneksel yöntemlere göre daha fazla kübit gerektirebiliyor.Bu nedenle uzmanlara göre hayalet kodlar, kuantum bilgisayarların tüm hata problemlerini tek başına çözen bir yaklaşım olmayabilir.

Bunun yerine belirli alt programlarda veya özel görevlerde kullanılabilecek güçlü bir araç olarak öne çıkıyor.

Sydney Üniversitesi’nden Dominic Williamson ise bu yöntemin diğer hata düzeltme teknikleriyle ne kadar rekabetçi olacağının henüz net olmadığını söylüyor.

Bunun büyük ölçüde kuantum bilgisayar donanımlarındaki gelecekteki gelişmelere bağlı olacağı düşünülüyor.Araştırma ekibi şimdiden aşırı soğuk atomlarla çalışan kuantum bilgisayarları geliştiren bilim insanlarıyla iş birliği yapıyor.

Majidy’ye göre hayalet kodlardan elde edilen bilgiler ve kübitlerin pratik sınırlarına dair yeni veriler, gelecekte kuantum programlarının belirli görevler ve donanımlar için özel olarak tasarlanmasının önünü açabilir.