Microsoft yeni bir kuantum işlemci duyurdu ve şüpheyle karşılandı

Haberler çok etkileyici görünüyor. Microsoft Çarşamba günü, topolojik kuantum bitlerine dayanan Majorana 1 adı verilen yeni bir kuantum çip türünü tanıttı. Bu kuantum bitleri, Google, IBM veya IonQ gibi şirketlerin kullandıklarına kıyasla hataya çok daha az eğilimlidir. Microsoft, topolojik kuantum bitleri sayesinde onlarca yıl yerine birkaç yıl içinde anlamlı problemleri çözebilen kuantum bilgisayarları inşa etmenin mümkün olacağını vadediyor.

Şirket, kararlı bir ileri adımdan bahsediyor ve aynı gün "Nature" dergisinde çıkan bir yayına atıfta bulunuyor. Ancak topolojik bir kuantum bitinden, hatta birden fazla bit içeren bir çipten bile bahsedilmiyor. Bunun yerine, sonuçların topolojik kuantum bitinin gerçekleştirilmesine doğru önemli bir adım teşkil ettiği söyleniyor. Peki Microsoft araştırma konusunda hangi noktada?

Topolojik kuantum bitlerinin güçlü bir kuantum bilgisayarının inşasını muazzam ölçüde hızlandıracağı tartışmasızdır. Günümüzün kuantum bilgisayarları bilgiyi depolamak için nötr atomları, iyonları veya minik süperiletken devreleri kullanır. Bu kuantum bitleri, hesaplamaların geleneksel bir bitin durumlarına göre çok daha verimli bir şekilde gerçekleştirilmesine olanak tanıyan durumlara yerleştirilebilir. Umut ediyoruz ki bir gün bugünün süper bilgisayarlarının bile çözemediği problemleri çözebileceğiz.

Ancak bugün kullanılan kuantum bitleri hataya çok açıktır. En ufak bir bozulma bile hassas kuantum durumlarının bozulmasına neden olur ve klasik bilgisayara karşı tüm avantajı ortadan kalkar. Bu nedenle eğilim, birçok kuantum bitini, tek tek bitlerden daha az hataya açık olan mantıksal bir kuantum bitine birleştirmektir. Google yakın zamanda bu yaklaşımın ümit verici olduğunu gösterdi. Ancak bunun için, hataları düzeltmekten başka hiçbir işe yaramayan devasa bir kuantum bitleri üstyapısına ihtiyaç vardır.

Microsoft uzun zamandır farklı bir yaklaşım benimsiyor. Şirket, doğası gereği sağlam olan ve bu nedenle daha az düzeltme gerektiren kuantum bitleri geliştirmeye çalışıyor. Bunu yapabilmek için kuantum bilgisinin izole bozulmalara karşı bağışık olacak şekilde depolanması gerekir. O zaman kuantum bilgisinin topolojik olarak korunduğu söylenebilir.

Bu tür topolojik kuantum bitleri üzerine araştırmalar yıllardır devam ediyor. Temel fikir, yarı iletken bir nanotelin bir süperiletkenle temas ettirilmesidir. Eğer tele paralel bir manyetik alan uygulanırsa, tele bağlı iki uçta iki uyarılma durumu oluşmalıdır. Mekânsal olarak birbirinden ayrı ama birbiriyle bağlantılı olan bu durumlara Majorana durumları denir. Teorik olarak kuantum bilgisini depolamak için uygundurlar.

Nature dergisinde yayınlanan makalede Microsoft araştırmacıları, bir kuantum bitinin 0 ve 1 durumlarının nasıl ayırt edilebileceğini gösteriyor. Ancak ölçülen farklılıkların nanoteldeki diğer etkilerden kaynaklandığı ve dolayısıyla sağlam Majorana durumlarıyla hiçbir ilgisi olmadığı ihtimalini de göz ardı edemezler. ETH Zürih'ten katı hal fizikçisi Klaus Ensslin, Microsoft deneyinin henüz topolojik bir kuantum biti olarak tanımlanamayacağını söylüyor.

Ancak bu durum Microsoft'un kamuoyuna açıklama yapmasını ve hata toleranslı kuantum bilgisayarlara giden yolda önemli bir engeli aştığını iddia etmesini engellemiyor. Kelimenin tam anlamıyla şöyle diyor: "Bugün dünyanın ilk topolojik kübitini gösterdik."

Microsoft'ta topolojik kuantum bilgisayarının geliştirilmesinden sorumlu olan Chetan Nayak, yayının bir yıl önce Nature'a gönderildiğini açıklıyor. O tarihten bu yana önemli ilerlemeler kaydedildi. Sekiz topolojik kuantum bitine sahip bir çip geliştirildi. Ayrıca böyle bir bitin aynı anda 0 ve 1 değerlerini temsil edecek duruma nasıl getirilebileceği gösterildi. Bu tür üst üste binme durumları, bir kuantum bitini, bu iki değerden yalnızca birini temsil edebilen sıradan bir bitten ayırır.

Nayak, bu ek bulguların bu hafta yüzü aşkın bilim insanının katıldığı bir toplantıda paylaşıldığını söyledi. Darpa da bu konsepte inanıyor. ABD Savunma Bakanlığı yakın zamanda topolojik kuantum bilgisayarının yapımını destekleme kararı aldı .

Microsoft'un yeni sonuçları doğruysa bu gerçekten de ileriye doğru atılmış büyük bir adım olacaktır. Ancak yayın yapılmadığı sürece bunun ciddi olarak değerlendirilmesi mümkün değildir.

Microsoft, bu yaklaşımının şüpheyle karşılanacağını tahmin edebilirdi. Bu alanda çok fazla şeyin vaat edilmesi ilk kez olmuyor. 2018 yılında Microsoft tarafından finanse edilen Delft Teknik Üniversitesi'ndeki bir araştırma grubu, Nature dergisinde Majorana eyaletlerinin varlığına dair güçlü kanıtlar sunan bir makale yayınladı. İki yıl sonra geri çekilmek zorunda kalındı . Bir grup uzman, yazarların yalnızca hipotezlerini destekleyen verileri sundukları sonucuna vardı. Başarı hikayesine gölge düşürecek veriler çıkarılmıştır.

Microsoft, TU Delft ile işbirliğini sonlandırdı. O tarihten bu yana topolojik kuantum bilgisayarlarına yönelik araştırmalar ağırlıklı olarak şirketin laboratuvarlarında gerçekleştirildi.

Ancak son yıllarda Microsoft'un kendisi bile bu başarıdan şüphe ediyor gibi görünüyor. Şirket, topolojik kuantum bitleri üzerine yaptığı araştırmalara paralel olarak, geleneksel kuantum bitlerine dayanan iki start-up'a yatırım yaptı: Quantinum'un kuantum bilgisayarları iyonize atomlarla hesaplama yaparken, Atom Computing'in kuantum bilgisayarları nötr atomlarla hesaplama yapıyor. Microsoft, son aylarda her iki ortağıyla kuantum bit hatalarının nasıl başarılı bir şekilde azaltılabileceğini gösterdi. Topolojik kuantum bilgisayarının hedefine daha hızlı ulaşıp ulaşamayacağı ancak Microsoft'un tüm verileri yayınlamasının ardından değerlendirilebilecek.

NZZ bilim editör ekibini X'te takip edin.