Kuantum bilgisayarlarında meydana gelen hataların neredeyse beşte biri, uzaydan gelen güçlü parçacıkların makineleri etkilemesiyle oluşmaktadır. Bilim insanları tarafından uzun zamandır öngörülen bu kozmik ışın kaynaklı hataların ne sıklıkla meydana geldiğine dair yapılan ilk kesin ölçüm, gelecekteki cihazları hatalara karşı korumak için yardımcı olabilir.
Normal bilgisayarlar da kozmik ışın hatalarına duyarlıdır, ancak kuantum bilgisayarları güçlü kuantum durumlarının dış etkenler tarafından kolayca bozulabilen hassas bileşenlerini kullanır. Bazı kuantum bilgisayarları hata düzeltme teknikleri kullanırken, bu teknikler birden fazla kubit üzerinde aynı anda hatalar meydana geldiğinde başa çıkmakta zorlanır çünkü bir hata giderilmeden diğeri meydana gelir. Bu çok-kubit hatalarının tam kaynağını bilmeden onlara karşı korunmak zor olabilir.
Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden Patrick Harrington ve meslektaşları, bir buzdolabının içine yakın zamanda kurulan bir süperiletken kubit dizisini ve yanında radyasyon dedektörlerini yerleştirdiler ve 11 gün boyunca izlediler. Harrington şöyle diyor: “Dedektörlerin tam olarak kubit hataları meydana geldiği anlarda devreye girdiğini görebildik.” “Bunun rastgele olarak olması olasılığı göz önüne alındığında, kozmik ışınlar ile kubit hataları arasında güçlü bir ilişki kurabildik.” Toplamda, hataların %17’si kozmik ışınlardan kaynaklanmaktadır.
Ekip, bireysel kubitler içindeki süperiletken bileşenlerin düzenini yeniden düzenlemenin hatalardan daha hızlı kurtulmalarına yardımcı olduğunu buldu, bu da gelecekteki kuantum bilgisayar tasarımları için faydalı olabilir.
Ayrı bir çalışmada, Çin’deki Pekin Kuantum Bilgi Bilimleri Akademisi’nden Xue-Gang Li ve meslektaşları, 31 süperiletken kubit dizisi yakınına kozmik ışın dedektörleri yerleştirdi ve aynı anda kozmik ışınların görülmesiyle meydana gelen hataları tespit etti. Tantalumdan yapılan kubitler kullandılar ve bu kubitlerin, Google’ın Sycamore işlemcisinde kullanılan alüminyumdan yapılan kubitlere göre hatalardan daha hızlı kurtulduklarını buldular.
Google’dan Matt McEwen, “Bu çalışmalarda sorunu çözebilecek ipuçları da bulunuyor.” diyor. Ancak, kozmik ışına dayanıklı kuantum bilgisayarlarının inşa edilmesi için hala biraz yol alınması gerekiyor. Her iki deneyde kullanılan kubitlerin 10 ila 100 mikrosaniye arasında kurtulduğunu belirten McEwen, standart hata düzeltme tekniklerinin bunların bir mikrosaniyeden daha kısa sürede kurtulmasını gerektireceğini söylüyor.
Hatalar kuantum hesaplama için istenmeyen bir durumdur, ancak makinelerin kozmik ışınlara olan hassasiyeti, onları sensör olarak kullanmanın mümkün olabileceğini düşündürmektedir. Harrington şunları söylüyor: “Kuantum hesaplama için, bir bakıma kötü dedektörler istiyoruz, ancak şu anda sıkışma noktalarımızı görme, bir kubit için parçacık tespiti için kuantum algılama kullanma potansiyelini gösteriyor.” “Bu aslında kuantum hata düzeltme çalıştırmak için kullanışlı olabilecek bir şey.”