IBM, 1.000+ kübitlik ilk kuantum işlemcisini duyurdu. Ancak firma bu çılgın rakamlara ulaşmadan önce yeni bir yaklaşımla 'hata düzeltme' konusunda daha küçük çipler geliştirmeye odaklanacak.
IBM yıllardır her yıl kübit sayısını kabaca iki katına çıkaran bir kuantum bilişim yol haritası izliyordu. Condor adı verilen ve 4 Aralık'ta tanıtılan yeni çip, bal peteği şeklinde düzenlenmiş 1.121 süper iletken kübite sahip. Bu, 2021'de 127 kübitlik bir çip ve geçen yıl 433 kübitlik bir çip de dahil olmak üzere diğer rekor kıran kuantum işlemcilerini takip ediyor.
Bilmeyenler için, kuantum bilgisayarlar, klasik bilgisayarların erişemeyeceği belirli hesaplamaları gerçekleştirmeyi vaat ediyor. Bunu, birden fazla kübitin aynı anda birden fazla kolektif durumda bulunmasına olanak tanıyan dolanıklık ve süperpozisyon gibi benzersiz kuantum fenomenlerinden yararlanarak yapıyorlar.
Kuantum işlemcilerde eşik aşıldı
Araştırmacılar genel olarak en gelişmiş hata düzeltme tekniklerinin her bir mantıksal kübit için 1.000'den fazla fiziksel kübit gerektireceğini söylüyor. Bu durumda faydalı hesaplamalar yapabilen bir makinenin milyonlarca fiziksel kubite sahip olması gerekiyor. Ancak son aylarda fizikçiler, kuantum düşük yoğunluklu eşlik denetimi (qLDPC) adı verilen alternatif bir hata düzeltme şeması ortaya koydular. IBM araştırmacıları tarafından hazırlanan bir ön baskıya göre, bu şema bu sayıyı 10 ya da daha fazla kat azaltmayı vaat ediyor. Şirket şimdi sadece 400 kadar fiziksel kübitte birkaç qLDPC-düzeltilmiş kübit tutacak şekilde tasarlanmış çipler oluşturmaya ve ardından bu çipleri birbirine bağlamaya odaklanacağını söylüyor.
Birtakım zorluklar
Harvard Üniversitesi'nde fizikçi olan Mikhail Lukin, IBM ön baskısının "mükemmel bir teorik çalışma" olduğunu söylerken fikri uygulamanın zor olduğunu ve ilk kavram kanıtının bile yıllar alabileceğini iddia ediyor. Lukin ve çalışma arkadaşları, süper iletken döngüler yerine tek tek atomlar kullanarak qLDPC'yi uygulama olasılığı üzerine benzer bir çalışma yürütmüştüler.
Sorun şu ki, qLDPC tekniği her bir kübitin en az altı diğerine doğrudan bağlanmasını gerektiriyor. Tipik süper iletken çiplerde her bir kübit yalnızca iki ya da üç komşuya bağlanıyor. Ancak IBM'in yoğun madde fizikçisi ve IBM Quantum'un baş teknoloji sorumlusu olan Oliver Dial, şirketin bir planı olduğunu söylüyor: qLDPC şemasının gerektirdiği ekstra bağlantılara izin vermek için kuantum çiplerinin tasarımına bir katman eklenecek.
IBM'in bugün açıkladığı kuantum araştırmalarına ilişkin yeni yol haritası, on yılın sonuna kadar katalizör moleküllerinin işleyişini simüle etmek gibi faydalı hesaplamalara ulaşmayı öngörüyor. Dial bunun muazzam olduğu şu sözlerle ifade ediyor: “Bu her zaman bir hayaldi ve her zaman uzak bir hayaldi Aslında bugün bulunduğumuz noktadan yolu görebileceğimiz kadar yaklaşmış olmak benim için muazzam bir şey.”
Kuantum gerçekliğine yaklaşıyoruz
IBM ayrıca modüler bir kuantum bilgisayarı olan Quantum System Two'nun da piyasaya sürüldüğünü duyurdu. New York'ta bulunan sistem halihazırda çalışmaya başladı ve başlangıç olarak üç Heron işlemciyle çalışıyor. IBM'e göre şu anda kuantum bilişimin 2. çağındayız ve hataların azaltılması, hafifletilmesi ve kavram kanıtlama uygulamalarının geliştirilmesi için çaba sarf edilmesi gerekiyor. Şirket, araştırmacıların System Two'ya erişebilecekleri sekiz kuantum hesaplama merkezi kurmayı planlıyor.
Bununla birlikte 3. çağda kuantum bilgisayarlar hata düzeltme sağlayacak ve ölçeklenebilecek. IBM ayrıca kuantum bilişimin gelişimini çok sayıda kullanıcı için erişilebilir hale getirmeyi amaçlıyor ve geliştiricilerin çeşitli uygulamalar için kod oluşturmasına olanak tanıyacak bir yazılım yığını olan Qiskit'i geliştiriyor. IBM'in basın açıklamasında, Qiskit Patterns'in kullanıcıların hem klasik hem de kuantum bilişim ortamlarında iş akışları geliştirmelerine, dağıtmalarına ve yürütmelerine olanak sağlayacağı belirtildi.
IBM'in yol haritasında Flamingo, Crossbill ve Kookaburra olarak adlandırılan işlemciler yer alıyor ve bunlar geliştirildikten sonra bugün Condor'un 1000+ kübit kapasitesini oluşturmak üzere bir araya getirilebilir. Bununla birlikte IBM, kuantum bilişim sistemlerinin geliştirilmesi için bazı kilometre taşları belirlemiş oldu ve sicili göz önüne alındığında, şirketin önümüzdeki on yıl içinde kuantum bilişimini gerçeğe dönüştüreceği görülüyor.