Kuantum bilgisayarların, klasik bilgisayarların çok ötesinde bir potansiyele sahip olduğu ve en güçlü süperbilgisayarların bile çözemeyeceği problemleri çözebileceği yıllardır konuşuluyordu. Ancak bu potansiyel bugüne kadar teorikti; üstelik bazı araştırmacılar gerçek dünya problemlerine uyarlanabilir kuantum algoritmalarının geliştirilmesinin yıllar alacağını belirtiyordu. Ancak Google bugün yaptığı açıklamayla, kuantum bilgisayarlar için bu krtik eşiğin aşıldığını duyurdu. Şirketin kuantum bilgisayarı, klasik bilgisayarların kapasitesini aşan bir algoritmayı başarıyla çalıştırdı. Çığır açan bu adım, kuantum bilgisayarların pratik uygulamaya geçmeye düşündüğümüzden daha yakın olduğunu gösteriyor.
Kuantum Bilgisayar, Klasik Bir Bilgisayara Göre 13 Bin Kata Daha Hızlı Çalıştı
Google tarafından yapılan açıklamada, “Tarihte ilk kez, bir kuantum bilgisayar doğrulanabilir bir algoritmayı çalıştırarak süperbilgisayarların kapasitesini aşmayı başardı” ifadeleri kullanıldı. Google’ın algoritması, kuantum bilgisayarın klasik bir bilgisayara göre 13.000 kat daha hızlı çalışmasını sağladı. Google, klasik bilgisayarların ötesine geçen ve daha önemlisi tekrarlanabilir olan bu işlemin, kuantum bilgisayarları pratik uygulamalara daha da yaklaştırdığını vurguladı. Google Kuantum AI biriminin başında yer alan Michel Devoret de (kendisi bu ay Nobel Fizik Ödülü’nü kazandı), yapılan duyuruyu önemli bir kilometre taşının aşılması olarak nitelendirdi. Devoret, “Bu, tam ölçekli kuantum hesaplamaya doğru atılan yeni bir adımı işaret ediyor” dedi.
Google’ın Quantum Echoes adını taşıyan algoritması, kuantum sistemlerin doğasında bulunan süperpozisyon ve dolanıklık gibi özelliklerden maksimum seviyede faydalanacak şekilde tasarlandı. Algoritma, klasik bir bilgisayarda seri olarak işlenmesi gereken moleküler etkileşimleri aynı anda çok sayıda olası durum üzerinden hesaplayabiliyor. Bu sayede işlem süresi 13.000 kat kısalıyor.
Algoritma, özellikle moleküllerin kuantum mekanik davranışlarını simüle etmek için optimize edildi. Bu, atomların ve elektronların bir molekül içinde birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğini, enerji seviyelerini ve olası konfigürasyonlarını anlamak için kritik. Google mühendisleri, algoritmayı geliştirmek için süperiletken qubit’ler kullandı. Bu qubit’ler, son derece düşük sıcaklıklarda çalışıyor ve çevresel gürültüye karşı hassas oldukları için özel bir manyetik ve termal yalıtım ortamında tutuluyor.
Algoritmanın tasarımında bir diğer kritik nokta da hata düzeltme yöntemlerinin uygulanması oldu. Quantum Echoes, qubit’lerin hatalı davranışlarını tespit edip düzeltebilen adaptif bir hata düzeltme mekanizması içeriyor. Bu sayede karmaşık hesaplamalarda doğruluk oranı artırıldı ve algoritmanın karşılaştırmalı testlerde güvenilirliği sağlandı.
Elde Edilen Sonuçlar NMR ile Kontrol Edildi ve Doğrulandı
Algoritma, iki farklı molekül üzerinde test edildi ve sonuçlar NMR (Nuclear Magnetic Resonance) teknolojisi ile çapraz kontrol edildi. NMR, atomların manyetik alanlara verdikleri tepkiyi ölçerek moleküllerin yapısını ve dinamiklerini analiz ediyor. Quantum Echoes’in sağladığı sonuçlar, klasik NMR ile gözlemlenemeyen etkileşimleri ortaya koydu.
Diğer yandan testler, algoritmanın farklı kuantum çiplerinde tekrarlanabilir olduğunu ortaya koydu. Google, aynı hesaplamayı farklı donanımlarda yeniden çalıştırarak sonuçların tutarlılığını doğruladı; bu, “doğrulanabilir kuantum avantajı” olarak adlandırılan bir kriteri sağladı. Böylece kuantum bilgisayarların güvenilir bir şekilde belirli bilimsel problemleri çözebileceği kanıtlandı.
Algoritmayı Çalıştırmak İçin Google’ın Willow Çipi Kullanıldı
Quantum Echoes algoritması, Google’ın Willow çipi üzerinde çalıştırıldı. Bu çip, süperiletken qubit’ler kullanıyor ve qubit’ler arasındaki çapraz etkileşimleri azaltan özel bir mimariye sahip. Qubit’ler, atomik titreşimleri minimuma indirip süperpozisyon durumunu koruyabilmek için yaklaşık 15 milikelvin sıcaklığa kadar soğutulan bir ortamda tutuluyor. Bu sayede kuantum bilgilerin çevresel gürültü ve elektromanyetik etkilerden korunması sağlanıyor. Willow çipi, yalnızca donanım kapasitesiyle değil, aynı zamanda hesaplama verimliliği ve ölçeklenebilirlik açısından da dikkat çekiyor. Çipteki qubit’ler, süperiletken devreler aracılığıyla birbirine bağlanıyor ve bu sayede karmaşık kuantum etkileşimlerini daha tutarlı bir şekilde gerçekleştirebiliyor. Google mühendisleri, qubit’lerin enerji seviyelerini hassas bir şekilde kontrol ederek ve çevresel gürültüyü minimize ederek, algoritmaların uzun süreli ve hatasız çalışmasını mümkün kıldı. Willow, bu özellikleri sayesinde Quantum Echoes gibi karmaşık algoritmaların klasik bilgisayarlarla karşılaştırıldığında çok daha hızlı ve güvenilir biçimde çalışmasına olanak tanıyor.
Bu teknolojinin en önemli uygulama alanları ilaç keşfi ve malzeme bilimi. Moleküllerin kuantum etkileşimlerini analiz ederek yeni ilaçların tasarım süresini dramatik şekilde kısaltabilir. Benzer şekilde, süper iletken veya yüksek iletkenlikli malzemelerin geliştirilmesinde de kullanılabilir. Diğer yandan algoritmanın ürettiği veriler, yapay zekâ modellerine beslenerek AI tabanlı keşiflerin doğruluğunu artırabilir.
Google tarafından elde edilen bu başarının çığır açan bir adım olduğu neredeyse herkesçe kabul ediliyor. Ancak kuantum bilgisayarların pratik kullanıma geçebilmesi için hâlâ aşılması gereken önemli engeller olduğu vurgulanıyor.
Sussex Üniversitesi’nden kuantum teknolojileri profesörü Winfried Hensinger, tam anlamıyla hata toleranslı kuantum bilgisayarlardan (bilim camiasının heyecanlandığı görevleri yerine getirebilecek kapasitede olanlar) hâlen çok uzak olduğumuza dikkat çekiyor. Bunun için yüz binlerce kuantum bitine (qubit) sahip makineler gerekiyor. Diğer yandan uzmanlar, Google’ın elde ettiği başarının dar bir bilimsel problem üzerine odaklandığını ve gerçek dünya uygulamasının hâlâ uzak olduğunu belirtiyor. Hensinger, “Google’ın başardığı görevin, kuantum bilgisayarlarla hayata geçirileceği öngörülen dünyayı değiştirecek uygulamalardan henüz çok uzakta olduğunu anlamak önemli. Ama bu, kuantum bilgisayarların giderek daha güçlü hale geldiğine dair ikna edici bir kanıt,” diye ekledi.
https://www.youtube.com/embed/mEBCQidaNTQ
Kaynak : https://www.donanimhaber.com/google-kuantum-bilgisayarlarda-kritik-esigi-asti–197649
