RIKEN'den silikon kuantum çiplerinde atılım: Paralel kontrolde yüzde 99,9 doğruluk

Japonya’daki RIKEN Gelişen Madde Bilimi Merkezi liderliğindeki uluslararası ekip, tek bir mikrodalga hattını paylaşan beş silikon kübitte yüksek doğruluğu korumayı başardı. *Nature Physics* dergisinde yayımlanan çalışma, mevcut yarı iletken üretim altyapısından yararlanabilecek kuantum işlemcilerin ölçeklenmesi açısından önem taşıyor. Tek başına kontrol edildiğinde yüksek hassasiyet sunan silikon spin kübitlerinde, eş zamanlı işlemler sırasında sinyal etkileşimleri ve faz kaymaları nedeniyle doğruluk düşebiliyordu. PARALEL İŞLEMDE DOĞRULUK Ekip, cihaz mimarisini ve mikrodalga darbelerini optimize ederek beş kübitin ayrı ayrı testlerinde yüzde 99,99’un üzerinde kapı doğruluğu elde etti. En yüksek doğruluk ölçümü yüzde 99,999’a yaklaştı. Yeni kalibrasyon protokolüyle üç kübit aynı anda çalıştırıldığında doğruluk yüzde 99,99’un üzerinde kaldı. Beş kübitin tamamının paralel kontrolünde ise yaklaşık yüzde 99,9 seviyesine ulaşıldı. Çalışmada bu oran, hataya dayanıklı kuantum hesaplama için gerekli teorik eşik açısından önemli bir sonuç olarak değerlendirildi. RIKEN araştırmacısı Leon Camenzind, deneyin birden fazla kübit birlikte çalışırken de yüksek hassasiyetin korunabileceğini gösterdiğini ve silikon kuantum işlemcilerin ölçeklenmesine katkı sunduğunu belirtti. İKİLİ KALİBRASYON YÖNTEMİ Araştırmacılar, paralel kontrol sırasında ortaya çıkan doğruluk kaybının temel nedenini mikrodalga sinyallerinin tetiklediği “AC Stark kayması” olarak belirledi. Bu etki, kübitin etkin enerji seviyelerini değiştirerek kuantum durumunun fazını kaydırıyor ve hedeflenen işlemi bozuyor. Geleneksel kalibrasyonda her yeni kübit kombinasyonunun ayrı ayrı sınanması gerekirken, çalışmanın başyazarı Yi-Hsien Wu’nun geliştirdiği yöntem yalnızca kübit çiftleri arasındaki etkileşimleri esas aldı. Böylece kontrol hataları, ikili ölçümler üzerinden telafi edildi. Yaklaşımın, gelecekte yüzlerce kübitin ortak bir hat üzerinden yönetilmesini amaçlayan paylaşımlı kontrol mimarilerini destekleyebileceği belirtildi. ÜRETİM ALTYAPISI AVANTAJI JST Moonshot Hedefi 6 Kuantum Projesi Yöneticisi Seigo Tarucha, uzun vadeli amaçlarının silikon spin kübitlerine dayanan hataya dayanıklı bir kuantum bilgisayar geliştirmek olduğunu söyledi. Tarucha, güvenilir paralel kontrolü bu hedefin temel basamaklarından biri olarak tanımladı. Silikon kübitlerin mevcut yarı iletken dökümhaneleriyle uyumu, yerleşik üretim hatlarının kuantum çipleri için kullanılabilmesi açısından avantaj sunuyor. Bu altyapının, süper iletken ve tuzaklanmış iyon sistemlerine kıyasla endüstriyel ölçeğe geçişi kolaylaştırabileceği değerlendiriliyor. Bununla birlikte, eş zamanlı işlemlerde artan mikrodalga gücünden kaynaklanan sınırlı uyumsuzluk kayıpları devam ediyor. “Sürüş kaynaklı uyumsuzluk” olarak adlandırılan bu kayıpların, gelecekteki cihaz tasarımlarında yapılacak optimizasyonlarla giderilebileceği ifade ediliyor.