Kuantum bilgisayar teknolojisinde dikkat çekici bir başarıya imza atıldı. ABD merkezli teknoloji şirketi BlueQubit bünyesinde çalışan fizikçi Tigran Sedrakyan ve ekibi, IBM'in bulut platformu üzerinden erişilebilen 120 kübitlik Nighthawk r2 kuantum işlemcisiyle, en güçlü klasik süper bilgisayarların yaklaşık 110 yılda tamamlayabileceği hesaplamayı yalnızca 19 saniyede gerçekleştirdi.
Araştırmacılar, karmaşık matematiksel görev kapsamında 1 milyon örnek üretmeyi başardı. arXiv veri tabanında yayımlanan çalışma, özel bir laboratuvar altyapısına ihtiyaç duyulmadan standart bir bulut sistemi üzerinden gerçekleştirilen geniş çaplı kuantum avantajı gösterimi olarak öne çıktı.
Kuantum bilgisayarlar ile klasik bilgisayarlar arasındaki yarış
Kuantum bilgisayarlar ile klasik süper bilgisayarlar arasındaki performans yarışı, özellikle klasik sistemlerin çözmekte zorlandığı özel hesaplama problemleri üzerinden ilerliyor. Bu alandaki önemli yöntemlerden biri Rastgele Devre Örneklemesi (RCS) olarak biliniyor.
Klasik bilgisayarlar bilgiyi bitler üzerinden işlerken kuantum bilgisayarlar kübitleri kullanıyor. Kübitler, kuantum mekaniğinin özellikleri sayesinde çok daha karmaşık olasılık durumlarının oluşturulmasına ve işlenmesine imkan tanıyor.
Google'ın 2019 yılında 53 kübitlik Sycamore işlemcisiyle gerçekleştirdiği deneyle dikkat çeken bu alandaki yarışta, Sedrakyan ve ekibi Nighthawk r2 işlemcisindeki 61 kübiti kullandı. Kübitler, 40 döngüye kadar ulaşan karmaşık devrelerden geçirildi.
Sistemin en verimli sonuç verdiği nokta ise 918 adet iki kübitlik kapının kullanıldığı 36. döngü oldu. Araştırmacılar, 19 saniyelik sonucu bu aşamada elde etti.
Klasik süper bilgisayarların karşısında büyük fark
Kuantum işlemcisinin saniyeler içerisinde oluşturduğu sonuçların klasik bilgisayarlarla ne kadar sürede hesaplanabileceğini belirlemek için tensör ağı daraltma yöntemi kullanıldı.
Yapılan teknik hesaplamalara göre klasik bir mimarinin aynı veriyi yeniden oluşturabilmesi için yaklaşık 1,2 x 10²⁷ hesaplama işlemine ihtiyaç duyuluyor.
Bu işlem yükü, süper bilgisayarların performansıyla karşılaştırıldığında kuantum sistemlerin ulaştığı hız farkını ortaya koydu:
- Klasik süper bilgisayarın tahmini işlem süresi: Yaklaşık 110 yıl
- IBM Nighthawk r2 işlemcisinin işlem süresi: 19 saniye
Karşılaştırmada, saniyede bir kentilyondan fazla işlem kapasitesine sahip Frontier süper bilgisayarından da yararlanıldı.
110 yıllık süre kesin bir sınır değil
Bilim insanları, klasik bilgisayarlar için belirtilen yaklaşık 110 yıllık sürenin değişmez bir fiziksel sınır olmadığını vurguluyor. Yeni klasik algoritmaların geliştirilmesi halinde bu sürenin teorik olarak azaltılabileceği belirtiliyor.
Buna rağmen çalışma, mevcut klasik hesaplama yöntemleriyle kuantum işlemcisi arasındaki performans farkının boyutunu ortaya koyması açısından önem taşıyor. Deneyin ticari bir kuantum donanımı ve bulut tabanlı erişim üzerinden gerçekleştirilmesi ise kuantum bilgisayarların yalnızca deneysel laboratuvar ortamlarında değil, daha erişilebilir platformlarda da kullanılmaya başladığını gösteriyor.
