Kuantum mekaniği 120 yıldan uzun bir süredir varlığını sürdürüyor. Çift yarık deneyinden Schrödinger'in kedisi düşünce deneyine kadar, her zaman fiziğin en gizemli ve karmaşık yasalarından biri olarak kabul edilmiştir.
Amerikalı teorik fizikçi Richard Feynman bir zamanlar şöyle demişti: "Kuantum mekaniğini anladığınızı düşünüyorsanız, kuantum mekaniğini anlamıyorsunuz demektir."
Kuantum mekaniği bize uzak görünse de gelişimi hızlıdır: 2016 yılında Çin, kuantum bilim deney uydusu “Micius”u başarıyla fırlattı; 2022 yılında “kuantum bilgi bilimine” katkılarından dolayı üç bilim insanına Nobel Fizik Ödülü verildi.
Google, son dönemde "milat" niteliğinde bir yenilik olarak nitelendirilen kuantum mekaniği alanında da önemli ilerlemeler kaydetti.
Google'ın Kuantum Yapay Zeka ekibinin kurucusu ve başkanı Hartmut Neven, bir blog yazısında son kuantum çipi "Willow"un piyasaya sürüldüğünü duyurdu ve bunun büyük ölçekli kuantum bilgisayarlarına giden yolu açtığını iddia etti.
Neven, yazısında bu çipin “birçok metrikte en gelişmiş performansa sahip olduğunu” ve “iki büyük başarıya imza attığını” belirtti:
- İlk olarak, Willow “kübit” sayısını (105) artırdı ve hataları “önemli ölçüde” azalttı;
- İkincisi, Willow son "rastgele devre örneklemesi (RCS) kıyaslama testini" 5 dakikadan kısa bir sürede tamamladı.
Bu çığır açan başarıları anlayabilmek için kuantum bilgisayarlarının ve kuantum çiplerinin nasıl çalıştığını kavramamız gerekiyor.
Kuantum mekaniğinin temel kavramlarından biri "süperpozisyon"dur, bu da bir kuantum sisteminin aynı anda birden fazla durumda var olabileceği anlamına gelir. Kuantum bilgisayarlar, kuantum bilgisayarlarındaki temel hesaplama birimleri olan "kuantum bitleri (Kubitler)" oluşturmak için bu süperpozisyonu kullanır.
Klasik bilgisayarlardaki ikili bitlerin aksine, kübitler aynı anda hem 0 hem de 1'in bir "süperpozisyonunda" olabilir. Bu durum, kuantum bilgisayarların birden fazla hesaplama yolunu veya durumunu aynı anda işlemesine olanak tanır ve bu da onları belirli karmaşık sorunları çözmek için klasik bilgisayarlardan daha hızlı ve daha verimli hale getirir.
Ayrıca, kübitler arasında “kuantum dolanıklığı” adı verilen özel bir ilişki vardır: Kübitler dolanık olduğunda, bir kübitin durumu, aralarındaki mesafe ne olursa olsun, diğer kübitin durumunu anında etkiler.
Böylece, bir kübitin durumunu bilerek, diğer kübitlerin durumlarını çıkarabiliriz ve bu da bilgi aktarımını mümkün kılar. Bu özellik, kuantum bilgisayarlarını karmaşık problemlerle uğraşırken bilgi paylaşımı ve iletimi konusunda daha etkili hale getirir.
Ancak kübitlerin durumu çok kırılgandır ve dış ortamlar (sıcaklık, titreşim, elektromanyetik girişim gibi) tarafından kolayca bozulabilir ve bu da "kuantum dekoheransı" olarak bilinen bir olgu olan kuantum bilgisinin kaybına yol açar. Dolaşıklık nedeniyle hatalar bir kübitten diğerlerine yayılabilir ve bu da hesaplama yeteneğini etkileyebilir.
Ayrıca, kübitler çevreleriyle hızlı bir şekilde bilgi alışverişinde bulunma eğiliminde olduğundan, hesaplamaları tamamlamak için gereken bilgileri korumak zordur. Genellikle, bir kuantum bilgisayarı ne kadar çok kübit kullanırsa, o kadar çok hata oluşur ve bu da tüm sistemin "klasik bir sisteme" geri dönme olasılığını artırır.
Ancak Hartmut Neven'e göre Google'ın araştırmacıları, Willow çipinin daha fazla kübit kullanıldıkça daha fazla hatayı azaltmasına olanak tanıyan ve hata oranının katlanarak azaldığı yeni bir "kuantum hata düzeltme" yöntemi tanıttı.
Hartmut Neven, alandaki bu tarihi başarının "eşik altı" olarak bilindiğini, yani kübit sayısını artırırken hataları azalttığını belirtiyor. Hartmut Neven ayrıca Peter Shor'un 1995'te kuantum hata düzeltmesini tanıtmasından bu yana bunun son derece zorlu bir görev olduğunu vurguluyor.
Bu nedenle, "eşik değerinin altında" "hata düzeltmede gerçek ilerleme" olduğunu gösterir ve Willow, eşik değerinin altındaki ilk sistemdir ve bu da ultra büyük kuantum bilgisayarları inşa etme olasılığını gösterir. Bu araştırma sonucu "Nature" dergisinde de yayınlandı.
Makalede Willow'un şunları tamamladığından bahsediliyor: Rastgele Devre Örneklemesi (RCS) testi, "bugüne kadar kuantum bilgisayarlarında en zor klasik kıyaslama testi" olarak tanımlandı, sadece 5 dakika. Hartmut Neven, Willow'un son sonuçlarının "şimdiye kadarki en iyisi" olduğunu belirtiyor.
Buna karşılık, dünyanın en hızlı süper bilgisayarı RCS'yi tamamlamak için 10^25 yıl harcardı; bu zaman dilimi evrenin yaşından (yaklaşık 13.8 milyar yıl) daha uzundur.
Rastgele Devre Örneklemesi (RCS), kuantum bilgisayarlarının performansını değerlendirmek için kullanılan bir yöntemdir. Temel fikir, rastgele seçilmiş kuantum kapısı işlemlerini yürütmek, rastgele kuantum durumları oluşturmak ve ardından bu kuantum durumlarını örneklemek ve ölçmek için bir kuantum bilgisayarı kullanmaktır.
RCS ilk olarak Hartmut Neven ekibi tarafından önerildi ve şu anda "alanda evrensel standart".
Google'ın 2019 yılında kuantum işlemcisi "Sycamore"un, dünyanın en hızlı süper bilgisayarının on bin yılda tamamlayacağı bir hesaplamayı üç dakikada tamamlayabildiğini iddia ettiğini ve araştırma ekibinin "kuantum üstünlüğü".
IBM, Sycamore'un test sonuçlarına itiraz etti ve "kuantum üstünlüğü" terimi de Google'ın bunun yalnızca "sanatsal bir terim" olduğu konusunda ısrar etmesine rağmen önemli bir tartışmaya yol açtı. Daha sonra Google, bu terimi kullanmaktan kaçınmaya çalıştı ve bunun yerine "klasik hesaplamanın ötesine" ulaştıklarını belirtti.
Ek olarak, IBM ve Honeywell genellikle kuantum mekaniği araştırmalarında kuantum hesaplama cihazlarını tanımlamak ve nicelemek için "kuantum hacmi" terimini kullanırlar, Google'ın hiç kullanmadığı bir kavramdır. Birleşik bir standardın olmaması, rakip ürünleri karşılaştırmayı zorlaştırır.
Hartmut Neven, kuantum teknolojisinin yapay zeka eğitim verilerinin toplanması, yeni enerji araçlarının geliştirilmesi ve yeni ilaçların keşfedilmesi gibi alanlarda uygulama alanı bulduğunu belirtiyor.
Hartmut Neven, Google'ın kuantum mekaniği araştırmalarının bir sonraki hedefini de sabırsızlıkla bekliyor: Hem "pratik programlarla ilgili" hem de "klasik bilgisayarların başarmasının imkansız" olduğu bir hesaplamayı tamamlamak, onu gerçekten "yararlı" ve "klasiğin ötesinde" kılmak.
Kaynaktan ifan
Yasal Uyarı: Yukarıda belirtilen bilgiler Chovm.com'dan bağımsız olarak ifanr.com tarafından sağlanmaktadır. Chovm.com, satıcının ve ürünlerin kalitesi ve güvenilirliği konusunda hiçbir beyan ve garanti vermez. Chovm.com, içeriğin telif hakkıyla ilgili ihlallere ilişkin her türlü sorumluluğu açıkça reddeder.
