Kuantum donanım türleri: süperiletkenden fotona

Kübitler süperiletken devrelerle, tuzaklanmış iyonlarla, nötr atomlarla, fotonlarla ve silikondaki elektronlarla yapılabilir. Her yaklaşımın güçlü ve zayıf yanlarını karşılaştır.

Süperiletken kübitler

IBM ve Google’ın kullandığı süperiletken kübitler, mutlak sıfırın yalnızca yüzde bir derece kadar üstünde, yaklaşık 10–20 milikelvinde soğutulan küçük elektrik devreleridir. Kapıları çok hızlıdır (onlarca nanosaniye) ve çipler yarı iletken üretim teknikleriyle yapılır.

Zayıf yanları kısa uyum süreleri, her kübitin yalnızca birkaç komşusuyla bağlantılı olması ve büyük soğutucular gerektirmesidir. Bu kursta gördüğün yüzey kodu, tam da bu komşuluk yapısına uygun olduğu için süperiletken çiplerde denendi.

İyonlar ve nötr atomlar

Quantinuum ve IonQ’nun kullandığı tuzaklanmış iyonlar, elektrik alanlarıyla havada tutulan ve lazerlerle kontrol edilen atomlardır. Her iyon aynı olduğu için kübitler çok tutarlıdır; iki kübitlik kapıların doğruluğu %99,9’u geçti ve her kübit diğer her kübitle etkileşebilir. Bedeli yavaşlıktır: kapılar süperiletkenlerden yüzlerce kat uzun sürer.

QuEra, Pasqal ve Atom Computing’in kullandığı nötr atomlar, “optik cımbız” denen lazer ışınlarıyla diziler hâlinde tutulur. Binlerce atomluk diziler kuruldu ve atomlar hesap sırasında taşınabilir. 2023’te Harvard ve QuEra ekibi bu yöntemle 48 mantıksal kübitlik bir hata düzeltme deneyi yaptı.

Fotonlar, silikon ve topolojik kübitler

Fotonik kübitler (PsiQuantum, Xanadu, Quandela) ışık parçacıklarıdır; oda sıcaklığında yol alabilir ve fiberle uzağa taşınabilirler, ama fotonlar birbiriyle zor etkileşir ve yolda kaybolabilir. Silikondaki spin kübitleri (örneğin Intel) bugünkü çip fabrikalarında üretilebilir ve çok küçüktür; ama henüz az sayıda kübitle gösterildi.

Microsoft ise doğası gereği gürültüye dayanıklı olması beklenen topolojik kübitler üzerinde çalışıyor ve 2025’te ilk çipini duyurdu; bu iddia bilim insanları arasında hâlâ tartışılıyor. Hangi yaklaşımın kazanacağı belli değil; farklı uygulamalar için farklı donanımlar da öne çıkabilir.

Kendin dene

Her donanımda en zor işlem iki kübitlik kapıdır: bu Bell devresindeki CNOT. Bir cihazı değerlendirirken ilk bakılan sayı, iki kübitlik kapı doğruluğu ve hangi kübitlerin birbiriyle doğrudan CNOT yapabildiğidir. CNOT’u kaldır: dolanıklık kaybolur.

Tarayıcıda dene (kurulum yok)

Akılda kalsın

Süperiletken kübitler hızlıdır ama çok soğuk ortam ister ve yalnızca komşularına bağlıdır.
Tuzaklanmış iyonlar çok doğru ve tam bağlantılıdır, ama kapıları yavaştır.
Nötr atomlar binlerce kübitlik dizilere ölçeklenebilir ve atomlar taşınabilir.
Fotonlar, silikon spinleri ve topolojik kübitler farklı avantajlar vaat eden diğer yollardır.

Kendini sına

Tuzaklanmış iyon kübitlerinin en belirgin avantajı hangisidir?

Çok yüksek kapı doğruluğu ve her kübitin diğer her kübitle etkileşebilmesi
En hızlı kapılara sahip olmaları
Hiç soğutma ya da vakum gerektirmemeleri

Cevabı göster

Çok yüksek kapı doğruluğu ve her kübitin diğer her kübitle etkileşebilmesi. Aynı atomlar oldukları için çok tutarlıdırlar ve tam bağlantılıdırlar; bedeli kapıların yavaş olmasıdır.

← Kuantum çekirdekleri: verileri kuantum durumlarıyla karşılaştırmak · Yol haritası: hataya dayanıklı kuantum bilgisayarlar ve senin sıradaki adımın →