Süper bilgisayarlardan 13.000 kat daha hızlı! Google duyurdu!

Google’ın bilim insanları, kuantum hesaplamayı teoriden gerçeğe dönüştürebilecek bir adım attı. Şirketin “Quantum Echoes” adını verdiği yeni algoritma, dünyadaki en hızlı süper bilgisayarlardan 13.000 kat daha hızlı çalışarak kuantum üstünlüğünü kanıtladı. Daha da önemlisi, bu algoritma ilk kez başka bir kuantum bilgisayar tarafından bağımsız olarak doğrulanabiliyor.

Deney, Google’ın Willow adlı kuantum işlemcisinde (QPU) gerçekleştirildi ve sonuçlar 22 Ekim’de Nature dergisinde yayımlandı. Araştırmanın başındaki Google Quantum AI bilim insanı Xiao Mi, kuantum algoritmaların klasik bilgisayarlardaki yazılımlara benzediğini vurguladı: “Bir kuantum algoritması, bilgisayara bir problemi en verimli şekilde nasıl çözeceğini söyler. Donanım ve yazılım birlikte çalışmadıkça ne klasik ne de kuantum bilgisayarlar gerçek sorunları çözebilir.”

Moleküllerin gizli yapısı ortaya çıktı

Google ekibi, yalnızca teorik hız rekoruyla yetinmedi. Aynı algoritmayı kullanarak kimyasal yapı analizi gibi pratik bir problem üzerinde de denemeler yaptı. 22 Ekim’de arXiv platformunda yayımlanan ikinci çalışmada, araştırmacılar nükleer manyetik rezonans (NMR) laboratuvarlarında gözlemlenen moleküllerin dinamiklerini taklit eden bir kuantum devresi tasarladı.

Bu deney sayesinde, [4-13C]-toluen ve [1-13C]-3′,5′-dimetilbifenil (DMBP) adlı iki molekülün atom dizilimi ve aralıklarıyla ilgili daha önce bilinmeyen detaylar keşfedildi. 15 kübitlik küçük bir sistem kullanılmış olsa da ekip, gelecekte bu simülasyonları dört kat daha büyük moleküller üzerinde uygulayabileceklerini belirtiyor. Bu, klasik bilgisayarların yapamayacağı ölçekte bir simülasyon anlamına geliyor.

Kuantum “kelebek etkisi” deneyi

Deneyin temelinde, 105 kübitlik dolanık bir sistem üzerinde gerçekleştirilen işlemler yatıyor. Bilim insanları önce kuantum geçitleri dizisini çalıştırdı, ardından bir kübiti bilinçli olarak bozarak aynı işlemleri tersine uyguladı. Ortaya çıkan etki, kuantum sistemin iç yapısını açığa çıkaran bir “kelebek etkisi” oluşturdu. Bu yöntemle moleküllerdeki atomlar arasındaki mesafeler ölçüldü.

Sonuçların doğruluğunu test etmek için araştırmacılar, siber güvenlikte kullanılan “red-teaming” yönteminden esinlenen zorlu testler yaptı. Bu testler, süper bilgisayar simülasyonlarıyla karşılaştırmalı olarak 10 yıllık işlem süresine eşdeğer bir analiz içeriyordu. Texas Üniversitesi’nden bilgisayar bilimi profesörü Scott Aaronson, çalışmayı şöyle yorumladı: “Bu deney, kuantum üstünlüğüne dair şüphe duyan herkese açık bir meydan okumadır. Çıktının tek bir sayısal sonuçtan oluşması, onu başka bir kuantum bilgisayarla doğrulanabilir kılıyor.”

Beş yıl içinde gerçek uygulamalar mümkün olabilir

Google, Willow çipini geçen yıl Aralık ayında tanıtmıştı. Yeni işlemci, kübit sayısı arttıkça hata oranlarının üstel olarak azaldığını göstererek kuantum donanımında önemli bir kilometre taşı oluşturdu. Ancak araştırmacılar, yalnızca donanımın yeterli olmayacağını vurguluyor: yazılım ve donanımın birlikte gelişmesi gerekiyor.

Bilim insanlarına göre, önümüzdeki beş yıl içinde yalnızca kuantum bilgisayarlarla mümkün olan pratik uygulamaları görmeye başlayabiliriz. Yine de bunun için, sistemlerin milyonlarca kübit ölçeğine ulaşması gerekiyor. Şu anda en gelişmiş kuantum bilgisayarlar yüzlerce veya binlerce kübit seviyesinde.