IBM’in Nighthawk r2 kuantum işlemcisi, bir süper bilgisayarın yaklaşık 110 yıl süreceği tahmin edilen bir görevi yalnızca 19 saniyede tamamlayarak bir milyon örnek üretti. Bu başarı, ABD’deki BlueQubit’ten fizikçi Tigran Sedrakyan liderliğindeki araştırmacılar tarafından gerçekleştirildi.
Deneyin sonuçları, arXiv platformunda erişime sunulan bir makalede yayımlandı. Araştırmacılar, bu sonucun, uzman olmayan kullanıcıların kolayca erişebileceği bir kuantum işlemcisinde rastgele devre örneklemesi için kuantum avantajının ilk göstergesi olduğunu belirtti.
Süper bilgisayarlar ile kuantum bilgisayarlar arasındaki teknoloji yarışı 2018 yılında başladı. Temel amaç, klasik bir bilgisayarın gerçekleştirmesinin son derece zor olduğu bir kuantum hesaplamasını bulmaktır. Araştırmacılar, rastgele devre örneklemesi (RCS) adı verilen bir görevin bu işlevi yerine getirebileceğine dair teorik kanıtlar sundu.
Kuantum devresi, kübitler üzerinde gerçekleştirilen bir dizi işlem olarak tanımlanır. RCS işlemlerinde giderek karmaşıklaşan bir kuantum durumu oluşturmak için rastgele seçimler yapılır. İşlemci, bu durumu ölçerek örnekler olarak bilinen birler ve sıfırlar dizileri üretir.
Örnek üretimi basit görünse de, kübit ve işlem sayısı arttıkça klasik bilgisayarlarda aynı sonuçları elde etmek için gereken olasılığı hesaplamak zorlaşır.
Google, 2019’da 53 kübitlik Sycamore işlemcisiyle klasik süper bilgisayarların pratik erişiminin ötesinde bir RCS deneyi gerçekleştirdiğini duyurdu. Ancak, araştırmacılar geleneksel bilgisayarları zorlamanın yaratıcı yollarını buldu ve kuantum araştırmacıları sistemlerini ileri teknolojiyle geliştirdi.
Sedrakyan ve meslektaşları, deneylerini IBM’in bulut platformu üzerinden sunulan 120 kübitlik Nighthawk r2 süper iletken kuantum işlemcisinde yürüttü. Deneyde 61 kübit seçilerek 40 döngüye kadar artan karmaşıklıkta rastgele devrelere tabi tutuldu.
Devrenin 918 iki kübitlik kapı içerdiği 36 döngüde en uygun nokta belirlendi. Bu koşul altında Nighthawk r2, 19 saniyede bir milyon örnek üretti. Araştırmacılar, bu görevin klasik bir bilgisayarda simüle edilmesinin 1,2 çarpı 10 üzeri 27 hesaplama işlemi gerektireceğini tahmin etti.
Dünyanın en hızlı süper bilgisayarı Frontier (saniyede bir kentilyondan fazla işlem) referans alındığında, Nighthawk r2’nin başarısının yaklaşık 110 yıllık hesaplama süresine denk geldiği belirtildi. Araştırmacılar, bu sürenin kuantum deneyini yeniden üretmenin belirli bir yöntemine dayalı bir tahmin olduğunu ve daha verimli algoritmaların klasik bilgisayarlarda gereken işlem yükünü azaltabileceğini vurguladı.
Uzmanlar, hiçbir klasik bilgisayarın Nighthawk r2’nin performansına ulaşamayacağını belirterek, kuantum işlemcisinin bu kıyaslamada önemli ölçüde öne geçtiğini kaydetti. Araştırmacılar, deneyleri genel bulut üzerinden erişilebilen ticari bir donanımda gerçekleştirdiklerini ve sonuçların başkaları tarafından test edilebilmesi için devreleri, örnekleri ve analiz kodlarını paylaştıklarını bildirdi.
Henüz hakem değerlendirmesinden geçmeyen bulgular arXiv platformunda yayımlandı.
