MIT ekibi kuantum bilgisayarlarla madde ve ışığın etkileşimini simüle edecek hibrit araç geliştirdi

Penulis / Editor: İpek Tunç•12 Ekim 2026

✓ Editorially Verified

Maddeden parçacıkların ışıktan ve diğer kuvvet taşıyıcı parçacıklarla nasıl etkileştiğine dayanan doğanın en önemli süreçlerinden bazıları, geleneksel bilgisayarlara göre hesaplanması son derece zor bir konu. Şimdi MIT’den Eleanor Crane liderliğindeki bir ekip, bu etkileşimleri kuantum bilgisayar donanımıyla simüle eden dijital bir araç seti geliştirdi ve böylece geniş hata düzeltmesi gerektirmeden klasik bilgisayarlardan üstün performans gösterme imkanı sundu.

Araştırma, Physical Review X dergisinde yayımlandı. Kaynak siteye göre hazırlanan haberde, araştırmacıların fermiyonlar ve bozonlar olarak adlandırdıkları iki parçacık ailesinin etkileşimini aynı anda modelleyebilecek bir yöntem önerdiği belirtiliyor.

Fizikte parçacıklar temelde iki aileye ayrılır: elektronlar ve kuarklar gibi maddenini oluşturan fermiyonlar; fotonlar ve gluonlar gibi aralarındaki kuvveti taşıyan bozonlar. Belirli durumlarda bu iki parçacık çok güçlü biçimde etkileşir — proton ve nötronların içindeki kuarklar ve gluonlar ya da süper iletkenlerin atomik örgülerindeki titreşimler aracılığıyla çiftleşen elektronlar gibi. Böyle bir sistemde, klasik bir bilgisayarın her bir parçacığın davranışını izlemek için gereken hesaplama gücü sistemin boyutuyla üstel olarak artar.

Kuantum bilgisayarlara gelince, bu soruna kısmi bir çözüm sunabilirler. “Kubit” adı verilen yapı taşları gözlemlendiğinde iki kuantum durumundan yalnızca birinde bulunurlar. İki fermiyon aynı kuantum durumunu işgal edemediği için her durum ya boş ya da dolu olur ve kubitler bu parçacıkları simüle etmek için doğal bir platform oluşturur.

Bozonlar ise aynı duruma istenilen sayıda yerleşebilir. Simülasyonda bu sayı sınırlanmalı ve birkaç kubit arasında paylaşılmalıdır; bu da uzun, hataya açık işlem dizileri gerektirir.

Crane’ın ekibi, sorunu zaten bozonlar içeren bir donanım kullanarak çözdü. Süper iletken kuantum bilgisayarlarda kubitler genellikle bağlantı”>mikrodalga rezonans boşluklarına bağlanır; bunlar içinde elektromanyetik alanın ileri geri salındığı küçük metal kutulardır. Günümüze kadar bu boşluklar büyük ölçüde destekleyici bir rol oynadı — kubitlerin birbirleriyle etkileşmesini ve okunmasını sağladı. Bu çalışmada ise daha doğrudan bir rol üstlendiler.

Araştırmacılar, etkileşen parçacık ve alan modellerini hem fermiyonları temsil eden kubitlere hem de bozonları temsil eden boşluklara yönelik işlemlere dönüştürdü. Kritik nokta, bir boşluğu kontrol etmek için gereken adım sayısının içindeki bozon sayısı ne olursa olsun kabaca aynı kalması ve her işlemin zaten mevcut donanımda bulunmasıdır.

Ekip, yaklaşımını test etmek için böyle bir hibrit işlemcinin, gerçek hata kaynaklarını hesaba katarak, Higgs bozonunu betimleyen teoriyle temel özellikleri paylaşan sadeleştirilmiş bir modeli nasıl simüle edeceğini hesapladı. Sonuç olarak, her 1.000 işleminde bir hata yapan hibrit donanımın, yalnızca her 1 milyon işleminde bir hata yapan kubit-tekniği bir makinenin doğruluğuna eşitlenebildiğini buldular; bu seviye bugünkü teknolojinin çok üzerinde bir performans.

Bu temele dayanarak ekip, hem klasik simülasyonları hem de yakın gelecekteki kubit-tekniği bilgisayarları geride bırakabilecek bir deney önerdi. Ekibin araç seti, elektronların süper iletken ve yarı iletkenlerin içindeki titreşimlerle nasıl etkileştiğini, ışığın kimyasal tepkimeleri nasıl etkilediğini ve parçacıkların parçacık fiziği deneylerinde nasıl saçıldığını ve geliştiğini çalışmak araştırmacılara yardımcı olabilir. Aynı zamanda yakalanmış iyonlar ve nötral atomlar dahil olmak üzere diğer platformlara da uyarlanabilir.

Gerekli donanım büyük ölçüde zaten mevcut olduğundan, ekibin bir sonraki adımı öneriyi deneysel olarak sınamak; bu da kubit-tekniği kuantum hesaplamasının ötesinde yeni bir yol açabilir.