Kuantum bilgisayarlar, süper bilgisayarları nasıl geçebilir?

Google, kuantumda dünyasında ilerliyor
Üstel büyümeler yaşanıyor
Yüksek doğruluk hiç bu kadar hassas olmamıştı
Yorumlar

Metin Akpınar

Teknoloji Editörü

Kuantum bilgisayarlar, süper bilgisayarları nasıl geçebilir? — Teknoloji dünyasında **kuantum bilgisayarlar** üzerine yürütülen çalışmalar, 1980'lerden bu yana büyük bir merak ve heyecan konusu olmaya devam ediyor. Klasik bilgisayarların çözmekte zorlandığı ya da imkânsız görünen problemleri çözebilecek cihazlar olarak tasarlanan kuantum bilgisayarlar, son beş yılda nihayet bu beklentileri karşılamaya başladı. Ancak bu cihazların klasik bilgisayarlara karşı nihai bir **üstünlük kurma** çabası hâlâ sürüyor.

Google, kuantumda dünyasında ilerliyor

'Kuantum üstünlüğü' elde etme savaşının son bölümünde Google, kuantum bilgisayarların klasik süper bilgisayarları nasıl geride bırakabileceğini gözler önüne seren önemli bir keşif yaptı. Bu keşif, Google’ın geliştirdiği “Sycamore” adlı kuantum bilgisayar işlemcisinin, rastgele devre örnekleme (RCS- Random Circuit Sampling) adı verilen basit bir kuantum algoritması çalıştırmasıyla ortaya çıktı.

Rastgele devre örnekleme (RCS), bir kuantum bilgisayarın performansını test etmek için kullanılan bir yöntemdir. Bu yöntemde, rastgele kuantum devreleri oluşturulup çalıştırılır ve çıkan sonuçlar ölçülür. Amaç, bu devreleri klasik bilgisayarların simüle etmesinin ne kadar zor olduğunu görmek ve kuantum bilgisayarların ne kadar hızlı olduğunu göstermek.

Sycamore, RCS algoritmasını çalıştırırken çok fazla gürültüye maruz kaldığında, klasik süper bilgisayarlar tarafından geçilebiliyor. Ancak, Google araştırmacılarının belirttiği üzere, gürültü seviyesi belirli bir eşik altına düştüğünde, Sycamore’un hesaplamaları o kadar karmaşık hale geliyor ki, klasik bilgisayarların bu hesaplamaları taklit etmesi fiilen imkânsızlaşıyor. Hatta bazı tahminlere göre, dünyanın en hızlı süper bilgisayarının Sycamore'un gerçekleştirdiği bir işlemi kopyalayabilmesi 10 trilyon yıl kadar sürebilir.

Kuantum bilgisayarlar üzerinde yapılan bu yarış, sürekli bir rekabeti de beraberinde getiriyor. Google’ın bu yeni sonucu, kuantum bilgisayarların klasik bilgisayarların yerini alacağı anlamına gelmiyor. Örneğin Sycamore, fotoğraf depolamak ya da e-posta göndermek gibi normal bir bilgisayarın tipik işlemlerini gerçekleştiremiyor.

Google’ın Santa Barbara’daki kuantum hesaplama çalışmalarının başındaki isim Sergio Boixo, kuantum bilgisayarların daha hızlı olmadığını, sadece farklı olduğunu belirtiyor. Bu bilgisayarlar, kimyasal reaksiyonların tam simülasyonu gibi klasik bilgisayarların yapamayacağı karmaşık görevler için tasarlanıyor. Google bu son araştırması üse kuantum üstünlüğü için hata eşiğinin tespitini içeriyor.

Üstel büyümeler yaşanıyor

Bu hassas yapının bozulmaması için işlemci mutlak sıfıra yakın derecelerde soğutuluyor. Klasik bilgisayarlar sıfır ya da bir değeri taşıyan bitlerle çalışırken, kuantum bilgisayarlar “kübit” adı verilen birimler kullanıyor. Kübitler, elektronların aynı anda birden fazla durumda bulunabilme özelliğinden yararlanıyor.

Kuantum bilgisayarların klasik bilgisayarlara göre belirgin avantajı, bazı görevleri çok daha az kübit kullanarak yapabilmeleri. Örneğin, RCS algoritmasını çalıştırmak için klasik bir bilgisayar 1.024 bit kullanırken, kuantum bir bilgisayar yalnızca 10 kübit ile aynı görevi gerçekleştirebilir.

Yüksek doğruluk hiç bu kadar hassas olmamıştı

Yeni araştırmadaki ekip, gürültünün kuantum bilgisayarları nasıl savunmasız hale getirdiğini anlamak istediler. Kübit gürültüsündeki çok küçük farklılıkların bile - %99,4 hatasızlık oranından %99,7'ye çıkmak - Sycamore'un yepyeni bir durumdaymış gibi davranmasına neden olduğunu buldular. Bu, maddenin katıdan sıvıya geçmesi kadar radikal bir fark.

Araştırmacılar, gürültünün yaptığı şeyin sistemi daha klasik bir şeye dönüştürmek olduğunu söylüyor. Sycamore'un 67 kübitle çalışan yükseltilmiş bir versiyonu belirli bir gürültü eşiğini geçtiğinde, RCS çıktısının klasik olarak simüle edilmesi imkansız hale geldi.

Kaynakça https://www.nature.com/articles/s41586-024-07998-6 https://www.nature.com/articles/d41586-024-03288-3