Ölçeklenebilir kuantum bilgisayar çağı artık çok yakın

1980’lerden bu yana fizikçileri ve bilgisayar bilimcileri kuantum bilgisayarları geliştirmeye çalışıyor. Son dönemde yaşanan teknolojik atılımlar ise bu çalışmaların meyvelerinin artık hasat edilmesine yaklaşıldığını gösteriyor. Gelinen noktada teknoloji şirketleri, kuantum makinelerini deneysel bir seviyeden çıkarıp günümüz süper bilgisayarlarının ötesinde sorunları çözebilecek büyük ölçekli sistemler haline getirecek planlarını duyuruyor.

Hedef bu on yıl içinde ölçeklendirmek

IBM ve Google gibi lider firmalar, ölçeklenebilir kuantum bilgisayarlar için yol haritalarını güncelledi. IBM, yayımladığı yol haritasının alandaki en zor teknik sorunlardan bazılarını çözdüğünü ve önümüzdeki dönemin sektörde belirleyici olabileceğini açıkladı. IBM’in kuantum girişimlerinden sorumlu lideri Jay Gambetta, verdiği röportajda, “Artık bir rüya gibi gelmiyor. Gerçekten şifreyi kırdığımızı ve on yılın sonuna kadar bu makineyi inşa edebileceğimizi hissediyorum” dedi.

Ancak bu yolda halen ciddi mühendislik zorluklarıyla dolu. Araştırmacılar temel fizik problemlerini çözse de üreticiler hala büyük bir mühendislik çabası gerektiren karmaşık sorunlarla karşı karşıya. Amazon Web Services’in kuantum donanım geliştirme lideri Oskar Painter, pratik bir kuantum bilgisayar inşa etmenin 15 ila 30 yıl sürebileceğini belirtti.

Günümüzdeki kuantum prototipleri genellikle 200’den az kübit kullanıyor. Ancak endüstriyel açıdan anlamlı makineler için milyonlarca kübit gerekecek. Sorun, kübitlerin kuantum durumlarını yalnızca saniyenin çok küçük bir kesri kadar koruyabilmesi. Daha fazla kübit ekledikçe, sistemdeki gürültü ve etkileşimler artıyor ve güvenilir hesaplama giderek zorlaşıyor. IBM’in 433 kübitli Condor çipi, bu sorunu gözler önüne serdi. Çipteki ölçek, bileşenler arası etkileşimi artırarak performansı olumsuz etkiledi. IBM, bu soruna çipler arasındaki bağlantıları yeniden tasarlayarak yanıt verdi.

Google ise tam ölçekli bir kuantum bilgisayar için bileşen maliyetlerini on kat düşürmeyi hedefliyor ve 1 milyar dolarlık bir bütçe planlıyor. Ölçeklenebilirliğin kilit unsuru, kuantum hata düzeltme yöntemleri. Bu sistemler, mükemmel olmayan kübitlerin yol açabileceği hataları tolere ediyor. Veriler, birden fazla kübite dağıtılarak hata olasılığı azaltılıyor. Google Quantum AI donanım lideri Julian Kelly, sistemleri çok erken ölçeklendirmenin kaynak israfına, gürültülü çıktılara ve yüksek mühendislik maliyetlerine yol açabileceğini belirtiyor.

Ayrıca bkz.

Japon devi SoftBank, Intel’e 2 milyar dolarlık yatırım yaptı

Google, hata düzeltmeyi artan ölçeklerde uygulayan bir kuantum çip geliştirdi. Bu çip, “surface code” adı verilen ve kübitlerin iki boyutlu bir ızgarada birbirine bağlandığı bir teknik kullanıyor. Bu yapıda anlamlı hesaplamalar yapmak için milyonlarca kübit gerekiyor. Buna karşılık IBM, kuantum bit ihtiyacını yaklaşık yüzde 90 oranında azaltabilecek, ancak karmaşık uzun mesafeli bağlantılara bağlı olan düşük yoğunluklu parite kontrol kodları üzerinde çalışıyor.

Teknoloji devleri bu alanda boy gösteriyor

En dikkat çekici ilerlemeler IBM ve Google makinelerinde kullanılan süperiletken devre kübitlerinden geliyor. Bu sistemler mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda çalışıyor ve kontrol edilmeleri de oldukça zor. Diğer yaklaşımlar arasında tuzaklanmış iyonlar, nötr atomlar ve fotonlar yer alıyor. Bu yöntemler daha stabil olsa da, çok sayıda kübitin ölçeklenmesi ve entegre edilmesi hâlâ büyük bir mühendislik sorunu.

IBM ve Google’ın dışında Amazon ve Microsoft gibi şirketler, daha güvenilir kübitler geliştirmek için egzotik madde durumlarını araştırıyor. Bu yeni nesil teknolojiler henüz erken aşamada olsa da, gelecekte günümüz kuantum makinelerini geride bırakabilecekleri öne sürülüyor.

Kuantum bilgisayarlar konusundaki artan ilgi, yatırımcılar ve devlet kurumlarının dikkatini de çekmeye başladı. Geçen yıl Pentagon’un ileri araştırma birimi DARPA, hızlı endüstriyel uygulama potansiyeli olan kuantum teknolojilerini belirlemek için bir inceleme başlattı ve lider şirketlerin hangi yaklaşımların pratik ve ölçeklenebilir sistemler sunabileceğini test etmesini sağladı.

Haberi DH'de Gör Yorumlar ve Diğer Detaylar