İnce Satırlar
Liste Modu
Döşeme Modu
Sade Döşeme Modu
Blog Modu
Ancak kuantum fiziği, yalnızca ikili sistemlerle sınırlı değil. Kuantum sistemler doğası gereği çok daha fazla duruma erişebilir. Örneğin, bir elektronu düşünün: Atom çekirdeği etrafındaki farklı enerji seviyelerinde bulunabilir. Kuantum bilgisayarlarda genellikle bu enerji seviyelerinden en düşük iki tanesi seçilerek kübitler oluşturulur. Fakat teoride, bu iki durumun ötesinde daha fazla seviyeyi kullanmak da mümkün.
“Qudit” çağı ile daha fazlasına
Nature dergisinde yayımlanan yeni bir çalışmada, araştırmacılar kuantum bilgi birimlerinin yalnızca iki değil, üç veya dört durumu barındırabileceği yeni bir deneysel yöntemi duyurdu. Bu çok durumlu sistemler, genel adıyla “qudit” (quantum digit) olarak biliniyor. Üç duruma sahip olanlar “qutrit”, dört duruma sahip olanlar ise “ququart” olarak adlandırılıyor.
Araştırmacıların bu çalışmadaki en büyük başarısı ise çok seviyeli bu kuantum sistemlerinde hata düzeltme yöntemini ilk kez başarıyla uygulamaları oldu. Bu gelişme, daha az donanım kullanarak daha fazla bilgi işleme olasılığının kapısını aralayabilir.
Buna rağmen, qutrit ve ququart gibi sistemler, kuantum donanımında yaşanan kapasite sorunlarına çözüm olabilir. Günümüzde en büyük kuantum bilgisayar üreticileri, yeterli sayıda kübit üretip bunları birbirine bağlayarak anlamlı hesaplamalar yapmakta zorlanıyor. Eğer daha fazla bilgi daha az fiziksel sistemde saklanabilirse, bu durum kuantum üstünlüğüne daha erken ulaşılmasını sağlayabilir.
Qudit’lerde hata düzeltme
Yeni çalışmada kullanılan sistem, halihazırda yaygın bir kuantum donanımı olan transmon’a dayanıyor. Bu süper iletken yapı, mikrodalga rezonatörüne bağlı bir kuantum bit olarak görev yapıyor. Ancak bu deneyde transmon, ek bir mikrodalga boşluğu ile entegre edilerek daha fazla mod taşıyabilecek hale getirildi.
Bu boşluğa yeterli miktarda foton gönderildiğinde, fotonlar arasında girişim desenleri oluşuyor. Bu desenler, farklı enerji modlarını temsil ediyor ve her biri bir bilgi durumu olarak kullanılabiliyor. Daha fazla mod, daha fazla bilgi anlamına geliyor. Ancak aynı zamanda, foton kaybı riski de artıyor ve hata oranları yükseliyor.
Araştırmacılar, bu sistemde qutrit ve ququart yapılarını oluşturarak hata oranlarını düşürmek için hata düzeltme algoritmalarını başarıyla uyguladılar. Bu, daha önce yalnızca kübitlerde mümkün olan bir adımın, daha karmaşık sistemlerde de başarılabileceğini gösterdi.
Kuantum belleğin yeni ufukları
Yeni deneylerde bu sistemlerin stabilitesinde kilit rol oynayan teknoloji olarak transmon ve ona bağlı mikrodalga boşluğu öne çıkıyor. Genellikle transmon, boşluğun kuantum durumunu kontrol etmek ve gerektiğinde bu durumu okumak için kullanılır. Ancak bu çalışmada bilim insanları, transmon’u yalnızca veri okuma değil, aynı zamanda çok daha hassas bir işlem olan zayıf ölçüm için kullandı.
Zayıf ölçümler, sistemin kuantum durumunu bozmak yerine, yalnızca bu durumun değişip değişmediğine dair ipuçları sunuyor. Yani rezonatördeki durumun ne olduğunu tam olarak söylemese de, sistemde bir hata meydana gelip gelmediğini anlayabiliyor. Araştırmacılar, bu tür ölçümleri seri halinde gerçekleştirerek yalnızca hatanın varlığını değil, aynı zamanda doğasını ve nasıl düzeltilebileceğini de ortaya koydu.
Bu hata düzeltme süreci, sistemin istikrarını sağlamak üzere optimize edildi. İlginç olan ise araştırmacıların bu kontrol mekanizmasını doğrudan teorik modellere göre tasarlamamasıydı. Bunun yerine, sistemin kontrolünde etkili olan tüm değişkenleri belirleyip, bunları pekiştirmeli veya takviyeli öğrenme (reinforcement learning) ile optimize ettiler. Nihai hedef, kuantum durumun daha uzun süre korunabilmesini sağlamak—başka bir deyişle, sistemi geçici de olsa bir bellek gibi davranmaya ikna etmekti.
Deneylerde sistem sırasıyla bir kübit, qutrit ve ququart olarak çalıştırıldı. Her biri için sistemin ne kadar süreyle kararlı kaldığı—hem hata düzeltme açıkken hem de kapalıyken—ölçüldü.
Sonuçlar oldukça çarpıcıydı: Kübitten qutrit’e, oradan ququart’a geçildikçe, yani sistem daha fazla bilgi barındırdıkça, kuantum belleğin ömrü kısaldı. Ancak hata düzeltme aktif hale getirildiğinde bu performans kayıplarının bir kısmı telafi edildi. Örneğin: Hata düzeltmesi yapılmış bir qutrit, hatasız bir kübit kadar uzun süre kararlı kalabildi. Hata düzeltmeli bir ququart ise, hatasız bir qutrit’ten daha iyi performans gösterdi. Her durumda, hata düzeltme ile sistem ömrü yaklaşık 1.8 kat uzadı.
Elbette, bu deneyler şimdilik tek bir cihazda, diğer qudit’lerle bağlantı kurulmadan ve gerçek hesaplamalar yapılmadan gerçekleştirildi. Ancak kübitler üzerindeki önceki çalışmaların da benzer şekilde küçük ölçekli başladığı düşünülürse, bu tür kavramsal kanıtların gelecekteki teknolojiler için kritik birer adım olduğunu söylemek yanlış olmaz.
Hesaplama karmaşıklığı hâlâ önemli bir engel olsa da, günümüzde kuantum sistemlerinin karşı karşıya olduğu iki temel sorun—düşük kübit sayısı ve yüksek hata oranı—göz önünde bulundurulduğunda, bunlardan en az birine çözüm olabilecek bir yaklaşım geliştirilmiş olması dikkate değer bir ilerleme.
Kaynakça https://arstechnica.com/science/2025/05/beyond-qubits-meet-the-qutrit-and-ququart/ https://www.nature.com/articles/s41586-025-08899-y Bu haberi, mobil uygulamamızı kullanarak indirip,istediğiniz zaman (çevrim dışı bile) okuyabilirsiniz:
100 yıl sonra yıldızlararası boşluğa bir uzaygemisi ile belki insanları belki de yapay zekaya sahip robotları göndeririz.
biz de taharet nasıl alınır onu konuşuyoruz
yeşil perde olmasın. boston dynamics gibi kandırmasınlar milleti.