Bilişim dünyasında klasik fiziğin sınırlarını altüst eden tarihi bir eşik aşıldı. ABD merkezli teknoloji şirketi BlueQubit bünyesinde görev yapan fizikçi Tigran Sedrakyan ve ekibi, IBM'in bulut platformunda erişime açık olan 120 kübitlik süper iletken kuantum işlemcisi Nighthawk r2 üzerinde çığır açan bir deneye imza attı.
Araştırmacılar, en güçlü klasik süper bilgisayarların bile yaklaşık 110 yılda içinden çıkabileceği tahmin edilen karmaşık bir matematiksel görevi sadece 19 saniye içinde çözüme kavuşturarak tam 1 milyon örnek üretmeyi başardı. arXiv veri tabanında yayımlanan çalışma, özel bir laboratuvar donanımına ihtiyaç duyulmadan, doğrudan standart bir bulut iş akışı üzerinden elde edilen ilk geniş çaplı kuantum avantajı göstergesi olarak bilim tarihine geçti.
Rastgele devre örneklemesi ve kuantum labirenti
Klasik bilgisayarlar ile kuantum sistemleri arasındaki rekabet, 2018 yılından bu yana süper bilgisayarların hesaplamakta çaresiz kaldığı özel algoritmalar üzerinden yürütülüyor. Bu rekabetin en kritik cephesini ise Rastgele Devre Örneklemesi (RCS) oluşturuyor. Geleneksel bilgisayarlar 0 ve 1 bitleriyle doğrusal işlem yaparken, kuantum sistemleri kübit adı verilen birimler üzerinde rastgele işlemler dizisi kurgulayarak olağanüstü karmaşık olasılık durumları yaratıyor.
Google’ın 2019 yılında 53 kübitlik Sycamore işlemcisiyle başlattığı bu yarışta Sedrakyan ve ekibi, Nighthawk r2 işlemcisinden seçtikleri 61 kübiti 40 döngüye varan karmaşık devrelere tabi tuttu. Sistemin en verimli çalıştığı nokta, devrenin 918 adet iki kübitlik kapı barındırdığı 36. döngüde yakalandı ve 19 saniyelik rekor süreye bu aşamada ulaşıldı.
Dünyanın en güçlü süper bilgisayarı karşısında kuantum gücü
Kuantum işlemcisinin saniyeler içinde ürettiği sonucu klasik makinelerin ne kadar sürede simüle edebileceğini belirlemek için tensör ağı daraltma yöntemi kullanıldı. Yapılan teknik analizler, klasik bir mimarinin bu veriyi yeniden üretebilmesi için tam 1,2 x 10²⁷ hesaplama işlemine ihtiyaç duyduğunu kanıtladı.
Bu devasa işlem yükü, saniyede bir kentilyondan fazla işlem kapasitesine sahip olan eski dünya lideri süper bilgisayar Frontier ile kıyaslandığında çarpıcı bir tablo ortaya koydu:
- Klasik süper bilgisayarın işlem süresi: Yaklaşık 110 yıl
- IBM Nighthawk r2 işlemcisinin süresi: Yalnızca 19 saniye
Bilim insanları 110 yıllık sürenin nihai bir fizik kuralı olmadığını ve geliştirilecek yeni klasik algoritmalarla bu sürenin teoride kısaltılabileceğini vurgulasa da mevcut teknolojik imkanlarla hiçbir klasik bilgisayarın bu performansa yaklaşamadığı tescillendi. Ticari donanım üzerinden herkese açık kodlarla doğrulanan bu deney, kuantum çağının artık teoriden çıkıp pratik kullanıma girdiğini gösteriyor.
