Rutgers ve IBM, 100 kubit boyunca gerçek zamanlı geri besleme kontrolü bildirdi
Rutgers, IBM ve ortak kurumlardan araştırmacılar, 156 kubitlik Heron çipi kullanarak 100 kubite kadar tekrarlanan ölçüm ve sıfırlama işlemlerini gösterdi.
Bu sayfa İngilizceden çevrilmiştir. Şirket ve ürün adları ile kaynak bağlantıları değiştirilmemiştir. Orijinalini İngilizce okuyun
Rutgers, IBM ve çeşitli ortak kurumlardan araştırmacılar, bir işlemci çalışmayı sürdürürken tekrarlanan ölçümler ve sıfırlamalar kullanarak 100 kubite kadar gerçek zamanlı kuantum geri beslemesini gösterdiklerini söylüyor. Duyuruya göre çalışma, 156 kubitlik bir IBM Quantum Heron işlemcisi üzerinde gerçekleştirildi ve Nature Physics dergisinde yayımlanan bir çalışmada anlatıldı. Sonuç, hataya dayanıklı kuantum hesaplama için temel bir gereksinime işaret ediyor: Hesaplamayı durdurmadan bir sistemin bazı bölümlerini izleyebilmek ve tekrar tekrar müdahale edebilmek.
Ne duyuruldu
Ekip, IBM’in Heron donanımında birbirine bağlı 100 kubite kadar uzanan bir zincir kullandığını ve bir kuantum işlemcinin gerçek zamanlı olarak iki davranış arasında geçiş yapıp yapamayacağını test ettiğini söylüyor: bilgiyi komşu kubitler arasında dağıtmak ve ardından bu dağılımı bastırmak için tek tek kubitleri ölçüp sıfırlamak.
Rapora göre deney, toplamda yaklaşık 5.000 iki kubitli işlem ile yaklaşık 5.000 ölçüm ve sıfırlama işlemini içerdi. Araştırmacılar bunu, şimdiye kadar bu tür geri beslemeye dayalı kontrolün en büyük başarılı gösterimi olarak tanımlıyor.
Kıdemli yazarlardan Rutgers profesörü Jedediah Pixley, alanın hataya dayanıklılığa ulaşmak için hesaplama sırasında bu tür denetim ve düzeltmeleri birçok kez gerçekleştirmesi gerekeceğini söyledi. IBM kıdemli yazarı Maika Takita ise zorluğun, sistemi duraklatmak yerine işlemcinin geri kalanı çalışmayı sürdürürken ölçümleri tekrarlamak olduğunu belirtti.
Teknik ayrıntılar
Deney, iki süreç arasında bir rekabet kurdu. Süreçlerden biri, bilgiyi komşu kubitler arasında yayarak giderek daha kaotik dinamikler oluşturdu. Diğer süreç ise seçilen kubitleri ölçüp sıfırlayarak sistemi araştırmacıların seçtiği düzenli bir duruma doğru itti.
Her bir sürecin ne kadar sık gerçekleştiği değiştirilerek ekip bir eşik davranışı gözlemledi. Karıştırma işlemi zamanın yarısından fazlasında gerçekleştiğinde sistem kaotik kaldı. Denetleme ve sıfırlama baskın olduğunda ise sistem kontrol edilebilir, düzenli bir rejime geçti. İki sürecin neredeyse dengede olduğu noktada, oranlardaki küçük bir değişim sistemi aniden değiştirdi.
Araştırmacılara göre bu keskin değişim, bir faz geçişi tablosuyla örtüşüyor: kuantum sistem topluca kaostan kontrole geçiyor. Eş-birinci yazarlardan Haining Pan, ekip daha büyük sistemleri inceledikçe geçişin daha keskin tanımlandığını ve deneysel verilerin kuramsal beklentilerle uyuştuğunu söyledi.
Rapor, sonucun hata düzeltme açısından neden önemli olduğunu da belirtiyor. Kuantum bilgisi basitçe kopyalanamaz ve ölçüm, üzerinde hesaplama yapılan durumu bozabilir. Bu nedenle pratik, hataya dayanıklı bir makine; kodlanmış bilgiyi korurken hataları tekrar tekrar tespit edip düzeltmek zorundadır.
Neden önemli
Duyuru, sonucu hem bir fizik gösterimi hem de bir sistem mühendisliği dönüm noktası olarak çerçeveliyor. Fizik açısından bu, tekrarlanan müdahalelerin kontrolsüz kuantum dinamiklerinden düzenli, kontrol edilebilir bir rejime geçişi tetikleyebileceği yönündeki kuramsal öngörüyü destekliyor. Donanım açısından ise güncel süperiletken donanımın, büyük bir aygıt genelinde kuantum kapıları, ölçümler ve sıfırlamaları binlerce kez eşgüdüm içinde yürütebildiğini gösteriyor.
Bu, hataya dayanıklı kuantum hesaplamanın başarıldığı anlamına gelmiyor. Raporda açıkça, henüz hiç kimsenin hataya dayanıklı bir kuantum bilgisayar inşa etmediği belirtiliyor. Ancak tekrarlanan ölçüm ve sıfırlama döngülerini ölçekli biçimde gerçekleştirebilme yeteneği, bu tür sistemlerin gerektireceği operasyonel bileşenlerden biri.
İzlenmesi gerekenler
Bir sonraki soru, bunun gibi tekniklerin kontrollü fizik deneylerinden çıkarak tam hata düzeltme protokollerine nasıl aktarılacağı. Çalışma, IBM’in dinamik devre yeteneklerinin büyük kubit alt kümeleri üzerinde iç içe geçmiş uzun işlem dizilerini sürdürebildiğini ve bunun gelecekteki mantıksal kubit gösterimleri açısından önemli olduğunu ortaya koyuyor.
İş birliğine Rutgers, IBM, the City College of New York, the CUNY Graduate Center, Iowa State University, Ames National Laboratory, Pennsylvania State University ve Louisiana State University araştırmacıları katıldı. Duyuruda aktarıldığına göre işlemci, ekibin geleneksel bilgisayarlarda simüle edebildikleri yaklaşık iki düzine kubitten çok daha büyük sistemleri incelemesine olanak tanıdı.
Kaynaklar
Bu sayfadaki bilgiler, aşağıdaki kaynaklardan alınmış ve DesignQuantum tarafından derlenmiştir.
- Rutgers And IBM Demonstrate Real-Time Control Across 100 Qubits thequantuminsider.com