IBM’in Nighthawk r2 işlemcisi, bir süper bilgisayarın yaklaşık 110 yıl süreceği tahmin edilen bir hesaplama görevini sadece 19 saniyede tamamlayarak bir milyon örnek üretti. Bu başarı, uzman olmayan kullanıcıların kolaylıkla uygulayabileceği erişilebilir bir kuantum işlemcisinde kuantum avantajının ilk göstergesi olarak nitelendirildi.
ABD’deki BlueQubit’ten fizikçi Tigran Sedrakyan liderliğindeki araştırmacılar tarafından gerçekleştirilen deneyin sonuçları, arXiv’de yayımlanan bir makalede paylaşıldı. Makale, rastgele devre örneklemesi (RCS) görevinde kuantum bilgisayarların klasik süper bilgisayarlara üstünlüğünü ortaya koyuyor.
Süper bilgisayarlar ve kuantum bilgisayarlar arasındaki teknolojik rekabet, 2018 yılından bu yana devam ediyor. Bu yarışın temelinde, klasik bilgisayarların gerçekleştirmekte zorlanacağı veya imkansız derecede uzun süreceği kuantum hesaplamalarının bulunması yatıyor. Araştırmacılar, 2018’de RCS’nin bu işlevi yerine getirebileceğine dair teorik kanıtlar sundu.
Kuantum devresi, kübitler üzerinde gerçekleştirilen bir dizi işlemden oluşur. RCS işlemlerinde, kübitler üzerinde rastgele seçimler yapılarak giderek karmaşıklaşan bir kuantum durumu oluşturulur. İşlemci, bu durumu tekrar tekrar ölçerek örnekler üretir. Kübit sayısı ve işlem karmaşıklığı arttıkça, klasik bilgisayarlarda aynı sonuçları elde etmek için gereken olasılık hesaplamaları zorlaşır.
Google, 2019’da 53 kübitlik Sycamore işlemcisiyle RCS deneyi yaparak klasik süper bilgisayarların pratik erişiminin ötesine geçtiğini duyurmuştu. Ancak, araştırmacılar klasik bilgisayarlar için bu sonuçları üretmenin yaratıcı yollarını bulmaya devam etti.
Sedrakyan ve ekibi, bu çalışmada IBM’in bulut platformu üzerinden erişilebilen 120 kübitlik Nighthawk r2 kuantum işlemcisini kullandı. Deneyde 61 kübit seçilerek, 40 döngüye kadar artan karmaşıklıkta rastgele devrelere tabi tutuldu. Bu süreç, platformun standart bulut iş akışı kullanılarak ve özel bir kalibrasyon yapılmadan tamamlandı.
En uygun nokta olarak belirlenen 36 döngüde, 918 iki kübitlik kapı kullanılarak Nighthawk r2, yalnızca 19 saniyede bir milyon örnek üretti. Araştırmacılar, bu görevin klasik bir bilgisayarda simüle edilmesinin yaklaşık 1,2 çarpı 10 üzeri 27 hesaplama işlemi gerektireceğini hesapladı. Bu sayı, saniyede bir kentilyondan fazla işlem yapan dünyanın en hızlı süper bilgisayarı Frontier baz alındığında, Nighthawk r2’nin başarısının yaklaşık 110 yıllık hesaplama süresine denk geldiğini gösteriyor.
Araştırmacılar, bu sürenin kuantum deneyini yeniden üretmenin belirli bir yöntemine dayalı bir tahmin olduğunu ve daha verimli algoritmalarla klasik bilgisayarların işlem yükünün azaltılabileceğini belirtti. Bununla birlikte, uzmanlar hiçbir klasik bilgisayarın Nighthawk r2’nin bu kıyaslamadaki performansına ulaşamayacağını vurguluyor.
Deneyin ticari bir donanımda gerçekleştirildiğini belirten araştırmacılar, sonuçların başkaları tarafından test edilebilmesi için ilgili kodları paylaştı. Henüz hakem değerlendirmesinden geçmeyen bulgular arXiv platformunda erişilebilir durumdadır.
