IBM’in Nighthawk r2 kuantum işlemcisi üzerinde gerçekleştirilen deney, kuantum bilgisayarlarla geleneksel süper bilgisayarlar arasındaki teknoloji yarışında dikkat çekici bir sonuç ortaya koydu. ABD merkezli BlueQubit’ten fizikçi Tigran Sedrakyan liderliğindeki araştırma ekibi, IBM’in bulut platformu üzerinden erişilebilen Nighthawk r2 işlemcisini kullanarak karmaşık bir “rastgele devre örneklemesi” (RCS) deneyi gerçekleştirdi.
Araştırmacıların hesaplamasına göre kuantum işlemcisinin 19 saniyede tamamladığı görevin, klasik bir süper bilgisayarda aynı yöntemle yeniden üretilmesi yaklaşık 110 yıl sürebilir.
19 Saniyede Bir Milyon Örnek
Deneyde Nighthawk r2’nin 120 kübitinden 61’i kullanıldı. Araştırmacılar bu kübitleri 40 döngüye kadar giderek karmaşıklaşan rastgele kuantum devrelerine tabi tuttu.
En dikkat çekici sonuç, devrenin 918 adet iki kübitlik kapı içerdiği 36 döngülük aşamada elde edildi.
Nighthawk r2 bu koşullarda yalnızca 19 saniye içerisinde bir milyon örnek üretmeyi başardı.
Araştırmanın dikkat çeken bir diğer yönü ise deneyin özel olarak hazırlanmış bir kuantum bilgisayarda değil, IBM’in bulut platformu üzerinden kullanıcılara sunulan işlemcide gerçekleştirilmesi oldu. Araştırmacılar ayrıca deneye özel bir kalibrasyon yapmadan standart bulut iş akışını kullandı.
Klasik Süper Bilgisayarda 110 Yıl Hesabı
Araştırmacılar aynı görevin klasik bilgisayarlarla ne kadar süreceğini belirlemek için “tensör ağı daraltma” tekniğinden yararlandı.
Hesaplamalara göre bir milyon örneğin klasik sistemle yeniden üretilmesi yaklaşık 1,2 × 10²⁷ hesaplama işlemi gerektiriyor.
Karşılaştırmada, saniyede bir kentilyondan fazla işlem gerçekleştirebilen ve 2024 yılına kadar dünyanın en hızlı süper bilgisayarı olan Frontier referans alındı. Buna göre aynı hesaplama yükünün Frontier ölçeğindeki bir sistemde yaklaşık 110 yıl sürebileceği tahmin edildi.
Kuantum Avantajı Yarışında Yeni Aşama
Kuantum bilgisayarların klasik bilgisayarların pratik olarak gerçekleştirmekte zorlandığı hesaplamaları yapabilmesi üzerine yürütülen “kuantum avantajı” yarışı uzun süredir devam ediyor.
Bu alandaki yöntemlerden biri olan rastgele devre örneklemesinde kübitler üzerinde çok sayıda işlem gerçekleştirilerek giderek daha karmaşık kuantum durumları oluşturuluyor. Kübit ve işlem sayısı yükseldikçe aynı sonuçların klasik bilgisayarlarla hesaplanması giderek zorlaşıyor.
Google da 2019 yılında 53 kübitlik Sycamore işlemcisiyle gerçekleştirdiği RCS deneyinin klasik süper bilgisayarların pratik kapasitesinin ötesine geçtiğini açıklamıştı.
“110 Yıl” Kesin Bir Sınır Değil
Araştırmacılar bununla birlikte 110 yıllık sürenin klasik bilgisayarlar için değişmez bir fiziksel sınır anlamına gelmediğinin altını çiziyor.
Söz konusu süre, kuantum deneyinin belirli bir klasik hesaplama yöntemiyle yeniden üretilmesinin tahmini maliyetine dayanıyor. Gelecekte geliştirilecek daha verimli klasik algoritmaların bu süreyi önemli ölçüde azaltabileceği belirtiliyor.
Bu nedenle çalışma, hiçbir klasik bilgisayarın Nighthawk r2’nin performansına ulaşamayacağını kesin biçimde ortaya koymaktan ziyade, kullanılan karşılaştırma yöntemi çerçevesinde kuantum işlemcisinin önemli bir hesaplama avantajı sağladığını gösteriyor.
Araştırma ekibi, sonuçların bağımsız olarak incelenebilmesi amacıyla kullandıkları devreleri, üretilen örnekleri ve analiz kodlarını da paylaştı. Çalışmanın sonuçları arXiv’de yayımlanırken bulguların henüz hakem değerlendirmesinden geçmediği belirtildi.
Diğer İçerikler
