Lattice surgery ile hata-toleranslı sıçrama

ETH Zurich ekibi, lattice surgery yaklaşımıyla mantıksal kübitlerde işlem yaparken aynı anda hata düzeltmeyi sürdürmeyi başardı. Bu lattice surgery gösterimi, kırılgan kübitlerin hesaplama sırasında bozulması sorununa pratik bir yanıt vererek ölçeklenebilir kuantum bilgisayarlara bir adım daha yaklaştırıyor.

Kuantum bilgisayarlar malzeme bilimi ve kriptografi gibi alanlarda büyük vaatler taşısa da, bugünün sistemleri son derece kırılgan. En temel sorunlardan biri “dekoherens”: Kübitler hesaplama sürerken rastgele bit flip (0 ile 1’in yer değiştirmesi) ya da phase flip (süperpozisyon fazının tersine dönmesi) hataları yapabiliyor. Tek bir hata bile bir algoritmanın sonucunu raydan çıkarabiliyor.

Bu nedenle araştırmacılar, çok sayıda fiziksel kübiti bir araya getirip tek bir mantıksal kübit oluşturuyor ve sürekli hata düzeltme uyguluyor. Ancak mantıksal kübit “saklanırken” korumak görece mümkünken, asıl zorluk kuantum kapılarıyla hesaplama yapılırken aynı korumayı sürdürebilmek.

lattice surgery: hesaplama sırasında onarım

ETH Zurich’ten D-PHYS Profesörü Andreas Wallraff liderliğindeki ekip; Paul Scherrer Institute (PSI) araştırmacıları ve RWTH Aachen University ile Forschungszentrum Jülich’ten teorisyenlerle birlikte, süperiletken mantıksal kübitler üzerinde işlem yaparken hata düzeltmeyi eşzamanlı yürütmeye dönük bir yöntemi deneysel olarak gösterdi. Çalışma Nature Physics’te yayımlandı ve hedeflenen “hata-toleranslı kuantum hesaplama” yolunda kritik bir adım olarak görülüyor.

Ekip, yüzey kodlarıyla (surface code) korunan tek bir mantıksal kübiti çok sayıda fiziksel kübite yayarak izledi; hata var mı diye doğrudan veri kübitlerini ölçmek yerine “stabilizer” ölçümleriyle hataların izini sürdü. Ardından lattice surgery adı verilen bir hamleyle, yaklaşık kare bir düzende kodlanan mantıksal kübiti iki parçaya “ayırdı”: Merkezden geçen üç veri kübiti ölçülerek kod iki yarıya bölündü ve sonuçta iki mantıksal kübitin dolanık (entangled) hale geldiği bir durum elde edildi.

Araştırmacılara göre bu, süperiletken kübitlerde lattice surgery’nin ilk kez uygulanması anlamına geliyor. Ekip ayrıca yöntemin henüz tüm hata türlerine karşı tam dayanıklılık sağlamadığını; örneğin faz hatalarına karşı daha sağlam bir “bölme” işlemi için daha fazla fiziksel kübit (metinde 41) gerekeceğini belirtiyor. Yine de gösterim, binlerce kübitli yararlı kuantum makinelerine giden yolda temel operasyonların hata düzeltmeyle birlikte çalıştırılabileceğini ortaya koyuyor.

Kaynaklar ve Bağlantılar:

• www.sciencedaily.com/releases/2026/02/260206012208.htm
• www.phys.ethz.ch/news-and-events/d-phys-news/2026/01/surgery-for-quantum-bits.html
• doi.org/10.1038/s41567-025-03090-6