IBM’in Nighthawk r2 kuantum işlemcisi, 110 yıllık hesaplama süresi gerektiren bir görevi sadece 19 saniyede tamamlayarak kuantum avantajını kanıtladı.
IBM’in Nighthawk r2 kuantum işlemcisi, bir süper bilgisayarın yaklaşık 110 yıl süreceği tahmin edilen bir görevi yalnızca 19 saniyede tamamlayarak bir milyon örnek üretti. Bu başarı, kuantum avantajının yaygın olarak erişilebilir bir işlemcide rastgele devre örneklemesi için ilk göstergesi olarak kabul ediliyor.
ABD’deki BlueQubit’ten fizikçi Tigran Sedrakyan liderliğindeki araştırmacılar, bu sonuçları arXiv’de yayınlanan bir makalede duyurdu. Deney, uzman olmayan kullanıcıların bile kolayca uygulayabileceği bir kuantum işlemcisi üzerinde gerçekleştirildi.
Süper bilgisayarlar ile kuantum bilgisayarlar arasındaki teknoloji yarışı 2018’den bu yana devam ediyor. Temel hedef, klasik bilgisayarların gerçekleştirmesinin son derece zor olduğu kuantum hesaplamalarını bulmak.
Araştırmacılar 2018’de rastgele devre örneklemesi (RCS) adı verilen bir görevin bu amaca hizmet edeceğine dair teorik kanıtlar sundu. Kuantum devresi, kübitler üzerinde gerçekleştirilen bir dizi işlemden oluşur ve giderek karmaşıklaşan kuantum durumları yaratır.
RCS işlemlerinde rastgele seçimler, karmaşık kuantum durumlarının oluşmasına neden olur. İşlemci, bu durumu tekrar tekrar ölçerek örnekler (birler ve sıfırlar dizileri) üretir. Kübit ve işlem sayısı arttıkça, aynı sonuçları klasik bir bilgisayarda elde etmek için gereken olasılık hesaplaması zorlaşır.
Google, 2019’da 53 kübitlik Sycamore işlemcisinin, klasik bir süper bilgisayarın pratik erişiminin ötesinde bir RCS deneyi gerçekleştirdiğini açıklamıştı. Ancak bu açıklamanın ardından klasik bilgisayar araştırmacıları, geleneksel bilgisayarları zorlamak için yaratıcı yöntemler geliştirmeye başladı.
Sedrakyan ve ekibi, bu yeni çalışmada IBM’in bulut platformu üzerinden erişilebilen 120 kübitlik Nighthawk r2 süper iletken kuantum işlemcisini kullandı. Deneyde 61 kübit seçilerek 40 döngüye kadar artan karmaşıklıkta rastgele devrelere tabi tutuldu.
Bu süreç, tekrarlanan operasyon turları ile gerçekleştirildi. Araştırmacılar, deneyi platformun standart bulut iş akışını kullanarak ve özel bir kalibrasyon yapmadan tamamladı.
En uygun nokta, 918 iki kübitlik kapı içeren 36 döngüde belirlendi. Bu koşullar altında Nighthawk r2, 19 saniyede bir milyon örnek üretti. Görevin süper bilgisayarlar için zorluğu, tensör ağı daraltma tekniği kullanılarak tahmin edildi.
Araştırmacılar, bir milyon örneği yeniden üretmenin yaklaşık 1,2 x 10^27 hesaplama işlemi gerektireceğini hesapladı. Dünyanın en hızlı süper bilgisayarı Frontier referans alındığında, bu sürenin yaklaşık 110 yıla denk geldiği belirtildi.
Araştırmacılar, 110 yılın kuantum deneyini yeniden üretmenin belirli bir yöntemine dayalı bir tahmin olduğunu ve daha verimli algoritmaların bu süreyi azaltabileceğini vurguladı. Ancak uzmanlar, hiçbir klasik bilgisayarın Nighthawk r2’nin performansına ulaşamayacağını ve kuantum işlemcisinin önemli ölçüde öne geçtiğini belirtti.
Deneyin ticari bir donanımda gerçekleştirildiğini belirten araştırmacılar, sonuçların başkaları tarafından da test edilebilmesi için devreleri, örnekleri ve analiz kodlarını paylaştı. Henüz hakem değerlendirmesinden geçmeyen bulgular arXiv platformunda yer alıyor.
