Google, teknoloji devinin dünyanın en hızlı süper bilgisayarlarının 10 septilyon yıl sürecek hesaplamaları beş dakikada gerçekleştirebildiğini iddia ettiği en son kuantum çipi Willow’u piyasaya sürdü. Referans olarak, evren 14 milyar yaşında bile değil; bu zaman ölçeğinin çok küçük bir kısmı.
Kuantum bilgisayarlar, hesaplamalarını klasik süper bilgisayarlardan temelde farklı bir şekilde yapar. Ekibin araştırması, yayınlandı bugün DoğaWillow işlemcisindeki hata bastırmayı ve ekibin yazdığı gibi sistemin üstün performansını özetlemektedir: “ölçeklendirilirse, büyük ölçekli hataya dayanıklı kuantum algoritmalarının operasyonel gereksinimlerini gerçekleştirebilir.”
Kuantum cihazlarının titizliği meşhurdur; Dikkat çekici hesaplamalarını gerçekleştirmek için bunların kuantum durumunda tutulması gerekir; bu da genellikle mutlak sıfıra yakın sıcaklıklardaki bir laboratuvar ortamı anlamına gelir. Bu tür soğuk iklimlerde sistem süperiletken hale gelerek cihazın klasik fiziğin sınırlarının ötesinde işlemler gerçekleştirmesine olanak tanıyor.
Öne çıkan sorun veya çerçevenize bağlı olarak hedef, kuantum bilgisayarların hâlâ klasik bilgisayarların görev alanının ötesindeki sorunları çözme yeteneğine sahip olmamasıdır. Kuantum hesaplamanın asıl amacı budur: son teknoloji ürünü klasik bilgisayarlarda mantıklı olanın ve hatta mümkün olanın ötesinde pratik ticari uygulamalara sahip bir cihaz.
Klasik bir bilgisayardaki “0” veya “1” değerini temsil eden geleneksel bilgi bitlerinin aksine, kuantum bitleri (veya kübitler) aynı anda “0” ve “1”i temsil edebilir. Bu şekilde bilgisayar, sayıları geleneksel cihazlara göre daha hızlı hesaplayabilir. Ancak kuantum sisteminde çok fazla hata meydana gelirse operasyon başarısız olur.
Willow’un öneminin büyük bir kısmı, Willow’un kullandığı kübit sayısı arttıkça sistemin daha az hataya sahip olmasıdır. Hatalar kuantum işlemlerinin çökmesine neden olabilir, ancak hatalar bilgisayarın boyutuna göre artmak yerine azalır.
Google Quantum AI’nin kurucusu ve lideri Hartmut Neven, duyuruya eşlik eden bir basın bülteninde şunları yazdı: “3×3 kodlanmış kübitlerden oluşan bir ızgaradan 5’lik bir ızgaraya kadar giderek daha büyük fiziksel kübit dizilerini test ettik.” ×5, 7×7’lik bir ızgaraya – ve her seferinde kuantum hata düzeltmesindeki en son ilerlemelerimizi kullanarak hata oranını yarıya indirmeyi başardık.”
“Başka bir deyişle,” diye yazdı Neven, “hata oranında üstel bir azalma elde ettik.”
Hata azaltımına “eşiğin altı” adı veriliyor ve geleceğin kuantum bilgisayarlarını daha da az hatayla oluşturma arayışında bir dönüm noktasıdır. Google’ın yayınladığı bir açıklamaya göre, Willow sistemi aynı zamanda sistemde gerçek zamanlı hata düzeltme konusunda da önemli ilerlemeler gösterdi; bu, bilgisayarın bir sorun üzerinde çalışırken ortaya çıkan hataları azalttığı anlamına geliyor. Ek olarak kübit dizileri sistemdeki bireysel fiziksel kübitlerden daha uzun ömürlüydü; bu da hata düzeltmenin tüm kuantum çipinin esnekliğini artırdığını gösteriyor.
Willow’un rastgele devre örnekleme (RCS) testindeki performansı, Frontier süper bilgisayarının (geçen aya kadar dünyanın en hızlı klasik süper bilgisayarı) 10 septilyon yıl, yani evrenin ömründen çok daha uzun bir süre alması anlamına geliyor. Bu ilerlemeyi ölçeğe koymak için: 2019’da Google’ın Sycamore kuantum bilgisayarı, bir süper bilgisayarın çözmesi yaklaşık 10.000 yıl sürecek bir sorunu çözmek için 200 saniye sürdü; bu, Google’ın kuantum üstünlüğünü ilan etmesine olanak tanıyan bir dönüm noktasıydı.
Temmuz ayında, kuantum bilgisayar şirketi Quantinuum, 2019’da test edilen ve doğrusal çapraz entropi testi olarak adlandırılan testlerden birinde Sycamore işlemcisinden daha iyi performans gösteren 56 kübitlik bir sistemin duyurusunu yaptı. Artık Google kuma yeni bir çizgi çizdi. Ekip, bir hesaplamada kuantum bilgisayarının klasik bilgisayarları yenme yeteneğini test eden RCS kıyaslamasını kullandı. Rastgele devre örneklemenin kullanışlı uygulamaları yoktur, ancak bilim insanları ticari, klasik kullanım durumlarının ötesinde kovalarken kuantum bilgisayarlar için temel bir engel teşkil etmektedir.
Caltech’in Kuantum Bilgisi ve Madde Enstitüsü müdürü John Preskill, Google’da “Ana Caddedeki insanlar umursamasa bile bu yine de çok ilginç olabilir” dedi. video haberlere eşlik ediyor. “Kuantum donanımının artık bilimi ilerletebilecek bir aşamaya ulaştığını düşünüyorum. Daha önce hiç erişemediğimiz bir rejimde çok karmaşık kuantum sistemlerini inceleyebiliriz.”
Neven, “RCS’de gördüğümüz gibi kuantum algoritmalarının kendi tarafında temel ölçeklendirme yasaları var” dedi. “Yapay zeka için gerekli olan birçok temel hesaplama görevi için benzer ölçeklendirme avantajları var. Dolayısıyla kuantum hesaplama, klasik makinelerin erişemeyeceği eğitim verilerinin toplanması, belirli öğrenme mimarilerinin eğitimi ve optimize edilmesi ve kuantum etkilerinin önemli olduğu sistemlerin modellenmesi için vazgeçilmez olacaktır.”
Google ekibi, hataları düzeltilmiş bir kuantum bilgisayarına yönelik altı adımlı kuantum yol haritasının üçüncü dönüm noktasına yaklaşıyor. Neven, ticari başvuruların onlarca yıl uzakta olmak yerine üç ila beş yıl uzakta olabileceğine inanıyor. Kübitin gerçek değerinde olduğu gibi, kesin olarak söylemek mümkün değil; ancak Willow sonucu gerçek ilerleme kaydedildiğini gösteriyor.
