Oxford Bilim İnsanları Kuantum Hatasını Rekor Düşük Seviyeye Düşürdü

Kuantum teknolojisine artan ilgi, pazar büyüklüğünün 1 milyar doları aşmasına ve 2040 yılına kadar $170 milyar değerine ulaşması öngörülüyor. McKinsey’e göre, kuantum teknolojisi önümüzdeki on yıl içinde trilyonlarca dolar değerinde fayda yaratabilir. 

Kuantum teknoloji ekosisteminde, özellikle kuantum bilgisayarlar büyük bir potansiyele sahiptir. Bu, atom ve alt‑atom seviyelerinde madde ve enerjinin davranışını açıklayan kuantum mekaniğinin kullanılmasını içerir ve karmaşık problemleri çözmek için kullanılır. 

Kuantum bilgisayarların teknoloji, araştırma, bilim, finans ve ekonomi gibi çeşitli alanlarda derin bir etki yaratması bekleniyor.

Klasik bilgisayarlar, örneğin dizüstü bilgisayarlarımız, bilgiyi sıfır ya da bir olarak depolayan ve işleyen bitler kullanırken, kuantum bilgisayarların temel birimi bir kuantum biti (qubit) dir. Bir kuantum çipi, genellikle elektron ya da foton gibi alt‑atom parçacıklarından oluşan birçok kuantum biti, yani qubit içerir; bu parçacıklar özel olarak tasarlanmış elektrik ve manyetik alanlarla manipüle ve kontrol edilir.

Qubit’ler sıfır, bir ya da her ikisinin bir kombinasyonu halinde bulunabilir. Bu kombinasyona “süperpozisyon durumu” denir ve kuantum bilgisayarların, en güçlü klasik bilgisayarlardan bile çok daha hızlı şekilde devasa veri setlerini depolayıp işlemelerine olanak tanır.

Şu anda qubit üretmenin birçok farklı yolu vardır; yarı iletkenler, fotonik, süperiletken cihazlar ve diğer yaklaşımlar kullanılmaktadır.

Qubit kalitesi burada büyük önem taşır. Ancak qubit’ler hatalara ya da gürültülere karşı hassastır; bu istenmeyen bozulmalar sıcaklık değişimleri, üretim sürecindeki kusurlar ve qubit’in çevresiyle etkileşimler gibi birçok kaynaktan kaynaklanabilir.

Bu hatalar, bir qubit’in güvenilirliğini (fidelity) azaltır. Yüksek fideliteye sahip bir qubit, karmaşık görevleri yerine getirebilen bir kuantum çipi için şarttır.

Making Quantum Reliability a Reality

Son birkaç on yılda, bilim insanları hatalara karşı koruma sağlamak amacıyla bir dizi fiziksel qubit’i bir araya getirerek kodlayan mantıksal qubit’ler üzerinde çalıştı. Fiziksel qubit’ler gerçek kuantum donanımını temsil ederken, mantıksal qubit, hatalara dayanıklı bir qubit’i taklit eden bir soyutlamadır.

Büyük kuantum çipi üreticileri, odaklarını mantıksal qubit’lere kaydırdı ve kuantum hata düzeltme konusunda önemli ilerlemeler kaydetti.

Örneğin, Aralık 2024’te Google (GOOG ) Willow adlı kuantum çipini tanıttı. Süperiletken qubit’lere dayanan bu yeni çip, kuantum bilgisayar alanında büyük bir atılım olarak lanse edildi, ancak henüz gerçek dünya uygulamaları bulunmuyor.

Genel olarak, daha fazla qubit kullanıldıkça hatalar artar ve sistem klasik hâle gelir. Ancak Google gösterdi¹ ki, Willow’da daha fazla qubit kullandıkça hatalar azaldı ve sistem daha kuantum hâline geldi.

Google Kuantum AI kurucusu Hartmut Neven, qubit sayısını artırarak hataları “üstel olarak” azalttıklarını söyledi. Bu, “alanın yaklaşık 30 yıldır peşinde olduğu kritik bir hata düzeltme sorununu çözüyor” dedi.

Willow’un performansını ölçmek için Google, rastgele devre örnekleme (RCS) standardını kullandı. Kuantum çipi, bir süper bilgisayarın 10 sekstilyon yıl sürecek bir hesabı beş dakikadan kısa bir sürede tamamladı.

Şubat 2025’te Microsoft (MSFT ) de Majorana 1 adlı, topolojik qubit’lerle çalışan dünyanın ilk kuantum işlemcisini tanıttı. Majorana 1, tek bir çipte bir milyon qubit’e ölçeklenebilecek şekilde tasarlandı. Bu başarı sayesinde teknoloji devi, birkaç yıl içinde ölçeklenebilir, hata toleranslı bir kuantum bilgisayar prototipi inşa etmeyi hedeflediğini açıkladı.

Majorana 1’in temelini, ekibin geliştirdiği topokonduktör oluşturdu; bu, alüminyum (süperiletken) ve indiyum arsenat (yarı iletken) birleştirilerek topolojik süperiletkenlik sağlayan bir malzeme sınıfıdır.

Bu cihaz sıfıra yakın sıcaklıklara soğutulup manyetik alanlarla ayarlandığında, uçlarında Majorana Sıfır Modları (MZM) bulunan topolojik süperiletken nanotel örgüler oluşturur; bu modlar qubit’lerin temel yapı taşlarıdır.

Kuantum’un vaatlerini gerçekleştirmek için ekip, bir milyon qubit barındıracak bir çip üzerinde sekiz topolojik qubit yerleştirdi.

Amazon (AMZN ) da Ocelot adlı kuantum çipini duyurdu; bu çip, hata düzeltmeyi %90’a kadar azaltan ölçeklenebilir bir mimari kullanıyor.

Çip, birbirinin üzerine elektriksel olarak bağlanmış iki entegre silikon mikroçipten oluşur; her bir mikroçip yaklaşık bir santimetrekarelik bir alana sahiptir. Her mikroçipin yüzeyi ince süperiletken katmanlarla kaplanmış ve kuantum devre elemanlarını oluşturur.

Ocelot çipinde toplam 14 ana unsur bulunur: beş veri qubit’i (kedi qubit’leri), beş veri qubit’ini stabilize eden qubit ve veri qubit’lerindeki hataları tespit eden dört ek qubit.

Kedi qubit’leri, ince bir tantalum filminden yapılmış osilatörler sayesinde kuantum durumlarını saklar ve sürekli tekrarlayan bir elektrik sinyali üretir.

“Kuantum araştırmalarındaki son gelişmelerle, pratik, hata toleranslı kuantum bilgisayarların ne zaman değil, ne zaman kullanılabilir olacağı sorusu artık bir soru işareti değil. Ocelot bu yolculukta önemli bir adım.”

– Oskar Painter, AWS Kuantum Donanım Direktörü.

Ocelot mimarisi, pratik bir kuantum bilgisayara giden “zaman çizelgesini” beş yıla kadar hızlandıracağına inanılıyor.

The Race Towards Fault-Tolerant Quantum Systems

Şirketler ve araştırmacılar, dünya çapında kuantum hesaplamalarının doğruluğunu artırmaya odaklanıyor ve bu alanda kayda değer ilerlemeler kaydedildi.

Birkaç yıl önce MIT araştırmacıları, yeni bir süperiletken qubit çerçevesi gösterdi; bu çerçeve, qubit’ler arasında yüksek doğrulukta işlemler yapabiliyor. Yeni süperiletken qubit türü fluxonium, yaygın kullanılanlara göre çok daha uzun ömür (koherens) sürelerine sahip.

Koherens süresi, bir qubit’in bilgi kaybı olmadan işlem yapabildiği süredir.

“Bir qubit ne kadar uzun yaşarsa, işlemlerin fidelitesi o kadar yüksek olur.”

– Baş yazar, Leon Ding

Mimari, iki fluxonium qubit’i arasında özel bir bağlama elemanı içeriyor; bu sayede mantıksal işlemler (kapılar) yüksek doğrulukla gerçekleştirilebiliyor ve arka plan gürültüsü bastırılıyor.

İki‑qubit kapılarının doğruluğu %99.9’un üzerine, tek‑qubit kapılarının doğruluğu ise %99.99’a ulaştı. Mimari, genişletilebilir bir üretim süreciyle çip üzerine uygulanabildi.

“Büyük ölçekli bir kuantum bilgisayar, sağlam qubit’ler ve kapılarla başlar,” diyerek çalışma, yüksek vaatli bir iki‑qubit sistemini gösterdi, dedi Ding. Fluxonium qubit’leri bir milisaniyeden fazla koherens süresi elde etti. Bir sonraki adım, qubit sayısını artırmak.

Birkaç ay önce MIT araştırmacıları, süperiletken bir kuantum devresi tanıttı; bu devre, fotonlar (mikrodalga ışık) ve yapay atomlar (qubit’ler) arasında güçlü bir doğrusal olmayan bağlamayı sağladı. Bu, kuantum bilgiyi birkaç nanosaniyede okuma ve işleme imkanı sunabilir.

Bunun için araştırmacılar, daha önce gözlemlenenlerden çok daha güçlü bir ışık‑madde doğrusal olmayan bağlamayı gösteren benzersiz bir süperiletken devre çerçevesi kullandı; bu sayede bir kuantum işlemci 10 kat daha hızlı çalışabilir.

Lider yazar Yufeng “Bright” Ye şöyle diyor:

“Bu, kuantum bilgisayarlarındaki bir darboğazı gerçekten ortadan kaldırır. Normalde hata düzeltme turları arasında sonuçları ölçmek gerekir. Bu, hata toleranslı kuantum bilgisayar aşamasına ne kadar hızlı ulaşabileceğimizi ve gerçek dünya uygulamaları ile değer elde edebileceğimizi hızlandırır.”

Ye, qubit’ler arasındaki etkileşimi kolaylaştıran yeni bir kuantum bağlayıcı icat etti. Quarton bağlayıcı, son derece güçlü bir doğrusal olmayan bağlamayı üretebilen özel bir süperiletken devredir; daha fazla akım verildiğinde bağlama daha da güçlenir. Ye şöyle açıkladı:

“Kuantum bilgisayarlarındaki faydalı etkileşimlerin çoğu, ışık‑madde doğrusal olmayan bağlamasından gelir. Daha çeşitli bağlama türleri ve artan bağlama gücü, kuantum bilgisayarın işlem hızını temelde artırabilir.” 

Bu çalışmalarla araştırmacılar, pratik ve büyük ölçekli kuantum hesaplamalar için hata toleranslı bir kuantum bilgisayar inşa edilmesini umuyor.

SQMS Nanofabrication Taskforce yenilikleri ise koherens sürelerini² 0,6 milisaniyeye kadar yükseltti; bu, optimize edilmiş qubit tasarımı ve geliştirilmiş okuma rezonatörlerinin bir sonucuydu ve stabiliteyi artırdı. 

Bu iş birliği, Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST), Fermilab’ın Süperiletken Kuantum Malzemeleri ve Sistemleri (SQMS) Merkezi ve çeşitli devlet, üniversite ve endüstri ortakları arasında gerçekleşti; amaç kuantum araştırmalarını gerçeğe daha yakın hâle getirmek. 

Tüm bu ölçeklenebilir, hata toleranslı kuantum bilgisayar inşa çabaları arasında, Oxford Üniversitesi fizikçileri qubit işlem doğruluğu konusunda yeni bir dünya rekoru kırdı.

Setting a New Global Benchmark at Quantum Accuracy

Physical Review Letters³ dergisinde yayınlanan yeni çalışma, Oxford fizikçisinin tek bir kuantum mantık işlemi için sadece %0.000015 hata oranı elde ettiğini gösteriyor. 

Bu, 6,7 milyon işlemde bir hata demek ve qubit işlem doğruluğu konusunda yeni bir rekor; daha az fiziksel qubit ve daha düşük altyapı gereksinimiyle son derece karmaşık problemleri çözebilen daha sağlam ve kullanışlı kuantum bilgisayarların yolunu açıyor.

“Bildiğimiz kadarıyla, bu dünya çapında kaydedilen en doğru qubit işlemi. Pratik kuantum bilgisayarların gerçek dünya problemlerini çözebilmesi yönünde önemli bir adım.” 

– Çalışmanın ortak yazarı, Prof. David Lucas, Oxford Üniversitesi Fizik Bölümü

İlginç olan, bu atılımın aynı ekibin önceki rekorunu kırması; yeni rekor, önceki kayıttan yaklaşık yedi kat daha hassas.

Bir on yıl kadar önce ekip, tüm tek‑qubit işlemlerini⁴ çok yüksek fideliteyle gerçekleştiren bir tuzak‑iyon qubit’i kullandı; bu qubit, hiper‑ince “atomik saat” durumlarında saklanıyordu. O zaman tek‑qubit hata oranı 1 milyonda 1 idi. 

Bu başarı, 2019’da Oxford Ionics adlı spin‑out şirketinin kurulmasına yol açtı; şirket, yüksek performanslı tuzak‑iyon qubit platformlarında lider konumda. Mayıs 2025’te şirket, üç kısa vadeli geliştirme aşamasını ‘Foundation’, ‘Enterprise‑grade’ ve ‘Value at scale’ olarak açıkladı; hedef, önümüzdeki 3 yıl içinde 1 milyon qubit cihazı üretmek ve geniş ticari değer yaratmak. Geçtiğimiz hafta Oxford Ionics, IonQ (IONQ ) ile 1,075 milyar dolar karşılığında bir anlaşma imzaladı.

Şimdi aynı ekip, kuantum mantık kapılarının hata yapma olasılığını azaltma konusunda yeni bir kilometre taşı elde etti.

Kuantum bilgisayarda faydalı hesaplamalar yürütmek, birçok qubit üzerinde milyonlarca işlem gerektirir. Bu ölçek, yüksek hata oranı sonuçları anlamsız ve işe yaramaz hâle getirebilir.

Hataları düzeltmek hatayı giderir, ancak daha fazla qubit gerekir. Bu yüzden hatayı azaltmak, gereken qubit sayısını düşürür; bu da kuantum bilgisayarın boyut ve maliyetini azaltır.

“Hata olasılığını büyük ölçüde azaltarak, bu çalışma hata düzeltme için gereken altyapıyı önemli ölçüde küçültüyor ve gelecekteki kuantum bilgisayarların daha küçük, daha hızlı ve daha verimli olmasını sağlıyor. Qubit’lerin hassas kontrolü, kuantum saatler ve kuantum sensörler gibi diğer kuantum teknolojileri için de faydalı olacak,” diye açıklayan ortak lider yazar Molly Smith, Oxford’da lisansüstü öğrenci.

Bu olağanüstü doğruluk seviyesine ulaşmak için araştırmacılar, kuantum biti olarak tuzak kalsiyum iyonu kullandı.

Kalsiyum iyonları, uzun koherens süreleri ve yüksek fideliteli kuantum işlemleri nedeniyle yaygın olarak kuantum bilgisi depolamak için tercih edilir; ayrıca son derece dayanıklı ve lazerlerle kolay manipüle edilebilir.

Oxford ekibi, geleneksel lazer yaklaşımını kullanmadı; bunun yerine kalsiyum iyonlarının kuantum durumunu kontrol etmek için elektronik (mikrodalga) sinyaller kullandı.

Bu teknik, lazer kontrolünün sunduğu stabiliteden daha yüksek bir stabilite sağladı. Ayrıca, elektronik kontrol hem daha ucuz hem daha dayanıklı; iyon‑tutma çiplerine entegrasyonu da daha kolay. 

Deney, manyetik koruma olmadan ve oda sıcaklığında gerçekleştirildi; bu da çalışan bir kuantum bilgisayar için teknik gereksinimleri basitleştiriyor.

Bu sayede ekip, mikrodalga genliğini ve detününü otomatik kalibrasyon prosedürleriyle daha iyi kontrol ederek hatayı neredeyse bir mertebe azaltabildi. Ayrıca, daha büyük Zeeman bölünmeleri sayesinde izleyici geçişlerin uyarılması azaltıldı ve darbe şekillendirme kullanıldı. 

Kayıt kıran bu hassasiyet büyük bir başarı olsa da, daha büyük bir sorunun sadece bir parçası. Ekip, kuantum bilgisayarların tek‑ ve iki‑qubit kapıların birlikte çalışması gerektiğini ve iki‑qubit kapıların hâlâ yüksek hata oranlarına sahip olduğunu vurguluyor.

Şu anda en iyi hata oranı yaklaşık 1/2000; dolayısıyla tam anlamıyla hata toleranslı bir kuantum makine inşa etmek için bu oranı daha da düşürmek gerekiyor.

Yüksek fideliteye sahip tek‑qubit işlemlerinin, kuantum bilgi işleminden öte, ‘boşta’ kalan qubit’leri dinamik ayrıştırma ile koruma, kuantum algılamada kullanım ve bireysel qubit’leri hedefleyen bileşik darbe dizileri gibi birçok uygulaması hâlâ mevcut.

Investing in Quantum Computing

International Business Machines Corporation (IBM ), hibrit bulut ve AI platformları, danışmanlık ve altyapı hizmetleriyle tanınan IBM, 1970’lerden beri kuantum teknolojisini araştırıyor. 2016 yılında IBM Quantum Experience‘i başlatarak ilk kuantum işlemcisini buluta taşıdı ve böylece herkesin erişimine açtı.

IBM (IBM ) 

Yıllar içinde IBM araştırmalarını sürdürdü ve geçen hafta, 2029 yılına kadar pratik bir kuantum bilgisayar üretmeyi planladığını duyurdu.

“Starling” adı verilen, 200 mantıksal qubit’li hata toleranslı kuantum bilgisayar, New York’un Poughkeepsie şehrinde inşa edilen bir veri merkezinde konumlandırılacak.

Raporlara göre, ekip hata düzeltme için gereken qubit sayısını önemli ölçüde azaltan yeni bir algoritma geliştirdi. IBM’in kuantum girişiminden sorumlu Jay Gambetta, bir röportajda şunları söyledi:

“Bilimsel sorulara yanıt verdik. Artık bir mucizeye ihtiyacımız yok. Şimdi mühendislikte büyük bir meydan okuma var. Araçların yeniden icadı gibi bir şey yok.”

Şu anki $257,64 milyar piyasa değeri ve %26,11 YTD artışla IBM hisseleri $278 seviyesinde işlem görüyor. IBM hisseleri geçen hafta $281,75 seviyesinde tüm zamanların en yüksek seviyesine (ATH) ulaştı.

Bu bağlamda, hisse başına kazanç (EPS) (TTM) 5,85 ve fiyat/kazanç (P/E) (TTM) 47,42; temettü getirisi ise %2,42.

Finansal açıdan, IBM 2025’in ilk çeyreğinde $14,5 milyar gelir açıkladı. Bu dönemde GAAP Brüt kar marjı %55,2, GAAP dışı işletme kar marjı %56,6 oldu. GAAP vergi öncesi kar marjı %8, GAAP dışı işletme marjı ise %12 olarak gerçekleşti.

“Gelir, kârlılık ve serbest nakit akışı beklentileri aştık; bu, Yazılım portföyümüzün gücünden kaynaklanıyor. Üretken AI’ye olan talep güçlü olmaya devam ediyor ve iş hacmimiz, 6 milyar doları aşan bir başlangıç‑tarihi‑bugüne değere ulaştı; çeyrek içinde 1 milyar doların üzerindeki bir artış gösterdi.” 

– CEO Arvind Krishna

Bu yılın ilk çeyreğinde, faaliyetlerden elde edilen net nakit $4,4 milyar, serbest nakit akışı $2 milyar oldu. IBM çeyrek sonunda $17,6 milyar nakit, kısıtlı nakit ve menkul kıymetle kapattı.

Güçlü likidite pozisyonu ve sağlam serbest nakit akışı, şirketin hissedarlara $1,5 milyar temettü ödemesine olanak sağladı. Ayrıca, HashiCorp satın alımı da dahil olmak üzere $7,1 milyar değerinde satın almalar gerçekleştirdi. Krishna şöyle ekledi:

“Teknoloji ve küresel ekonomi için uzun vadeli büyüme fırsatları konusunda iyimseriz.” 

Latest International Business Machines Corporation (IBM) Stock News and Developments

Conclusion: Next Steps Toward Quantum Reality

Bilim insanlarından şirketlere ve hükümetlere kadar herkes, kuantum bilgisayarları gerçeğe dönüştürmek için aktif ve derin bir şekilde çalışıyor. Oxford ekibi ve teknoloji devlerinin son atılımları, qubit fidelitesini büyük ölçüde artırıyor ve hata düzeltmeyi daha verimli hâle getiriyor; bu da bir sonraki kuantum sıçramasının artık on yıllar uzakta kalmayıp pratik kuantum makinelerinin kaçınılmaz hâle gelmesini sağlıyor!

En iyi kuantum bilgisayar şirketlerinin listesi için buraya tıklayın.

Studies Referenced:

^{1. Google Quantum AI and Collaborators. Quantum Error Correction Below the Surface Code Threshold. Nature 2025, 638 (8016), 920–926. https://doi.org/10.1038/s41586-024-08449-y
2. Bal, M.; Crisa, F.; Murthy, A. A.; et al. SQMS Nanofabrication Taskforce: Towards Fabrication of High Coherence Superconducting Qubits. Conference, 20 Eylül 2024. https://doi.org/10.2172/2462792
3. Smith, M. C.; Leu, A. D.; Miyanishi, K.; et al. Single-Qubit Gates with Errors at the 10⁻⁷ Level. Phys. Rev. Lett. 2025, 134, 230601. https://doi.org/10.1103/42w2-6ccy
4. Harty, T. P.; Allcock, D. T. C.; Ballance, C. J.; et al. High-Fidelity Preparation, Gates, Memory, and Readout of a Trapped-Ion Quantum Bit. Phys. Rev. Lett. 2014, 113, 220501. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.220501}