Google, IBM ve Intel arasında kuantum hesaplama yarışı kıyasıya sürüyor. Google’ın geliştirdiği Bristlecone kuantum bilgisayar çipi 72 kuantum biti (kubit) ile bu alanda yeni bir rekor kırdı. Görünen o ki, bu gelişme ilk defa bir kuantum bilgisayarın bir klasik süperbilgisayardan daha iyi performans gösterebileceğinin işareti oldu.
Geleneksel bilgisayarlar hesaplamalarını ikili olarak yani her bir veri bitinin ya sıfır ya da bir olarak temsil edilmesiyle gerçekleştirir. Kuantum mekaniğini içinde barındırdığı ilginç bilimi sayesinde ise bir kubit aynı anda hem sıfırı ve hem de biri etkili bir şekilde temsil edebilir. Bunun anlamı bir kuantum hesaplama sisteminin gücü üstel olarak artar. İki kubit bir defada (00, 01, 10 ve 11) olarak dört durumu temsil edebilir ve üç kubit ise sekizi…
Bunun sonucunda, kuantum bilgisayarları eşzamanlı işlemleri yani aynı anda bu durumların tümünü işlemede çok başarılıdır, klasik bilgisayarları düşündüğümüzde her biri için ayrı olarak işlemeleri gerekiyor. Bunun anlamı, teorik olarak 49 kubite sahip bir çipden yapılan bir kuantum bilgisayarı teoride belirli tip işlemlerde mevcut en iyi süperbilgisayarlardan daha yüksek performans gösterebilir.
Google’ın bu son çip prototipi olan Bristlecone 72 kubite kadar işlem yeteneği artırılmıştır. Bu kubitler kare bir dizide düzenlenmiş ve onların kuantum doğası süperiletkenlik yoluyla elde edilmiştir. Süperiletkenlik bir kerede iki yönde akımın iletilmesiyle çok sayıda durumun temsil edilmesine olanak tanır.
Burada her ne kadar öne çıkarılan kubitlerin sayısının daha fazla olması olsa da, kubitlerin sayısını artırmak tek başına önemli değildir. Kubitler son derece kırılgandır ve dış dalgalanmalar tüm hesaplamayı bozan hafıza hatalarını ortaya çıkarabilir. Bunları tespit etmek ise zordur, tıpkı Schrödinger’in kedisi düşünce deneyinde olduğu gibi kutunun içinde hangi dalga fonksiyonun çöktüğünü çözmeye çalışırken bilgiyi karıştırırsınız. Bu elbette sizi bir hacklemeye çalıştığında uyarı işlevi gören bir kuantum şifreleme sistemi için harika olabilir ama bir kuantum bilgisayarının çıktısını okumak istediğinizde sizin için bu çok da yardımcı olmaz.
Google Kuantum Yapay Zeka Laboratuvarı’nın kubit sayısına göre hata oranı ile ilgili beklentisini gösteren grafik.
Bu problemi çözmek için birkaç yıl kadar önce Google Kuantum YapayZeka Laboraturvarı bir kuantum hata düzeltme tekniği geliştirdi ve dokuz kubitli bir sistemde çalıştığını gösterdi. Bu düzeltme tekniği veri ve ölçüm kubitlerinin kombinasyonlarını kontrol ederek çalışmaktadır. 9-kubitli bir sistem üzerinde bu yöntem yüzde 1 kadar düşük bir hata oranına ulaşmayı başardı. Şimdi ise Google’ın araştırmacı ekibi buna benzer düşük hata oranına Bristlecone işlemcisinin 72 kubiti üzerinde ulaşmayı başarmayı amaçlamaktadır.
Google’ın geliştirdiği Bristlecone kuantum işlemcisi 5 Mart 2018’de Amerikan Fizik Derneği’nin Los Angeles’ta düzenlenen yıllık toplantısında sunuldu. Bu toplantıda, bu geçit-temelli süperiletken sistemin amacının kuantum simülasyon, optimizasyon ve makine öğrenimindeki uygulamaların yanı sıra Google’ın kubit teknolojisinin ölçeklenebilirliği ve sistem hata oranlarına yönelik araştırma amaçlı bir deneme istasyonu sağlamak olduğu belirtildi. Ayrıca, Google araştırma ekibi kuantum bilgisayarların üstünlüğünün Bristlecone ile başarılabileceğine inandıklarını açıkladılar.
Şüphesiz bu tür çalışmalar daha büyük ölçekli kuantum bilgisayarların inşasında önemli bir mihenk taşı olacaktır.
Dr. Gökhan Atmaca
Takip: twitter.com/kuarkatmaca
Referanslar:
https://research.googleblog.com/2018/03/a-preview-of-bristlecone-googles-new.html
https://newatlas.com/google-research-bristlecone-quantum-processor/53695/
