IBM’in genel erişime açık 120 kübitlik “Nighthawk r2” kuantum işlemcisi, kuantum hesaplama alanında dikkat çekici bir sonuca ulaştı. Araştırmacıların hesaplamalarına göre, dünyanın en güçlü klasik süper bilgisayarlarından Frontier’ın aynı görevi yeniden üretmesi yaklaşık 110 yıl sürebilirken, kuantum işlemcisi deney kapsamında bir milyon örneği yalnızca 19 saniyede üretti. ABD merkezli BlueQubit’ten fizikçi Tigran Sedrakyan öncülüğünde gerçekleştirilen çalışma, belirli bir kuantum hesaplama testinde sonucun standart bir bulut iş akışı üzerinden, geniş erişime açık bir işlemciyle elde edilebildiğini gösterdi.
Bu gelişme, kuantum avantajı araştırmalarında geniş erişime açık bulut platformları üzerinden gerçekleştirilen deneyler açısından önemli bir adım olarak değerlendiriliyor. Çalışmanın arka planındaki teknik ayrıntılar şöyle:
- Rastgele Devre Örneklemesi (RCS) ile Gelen Başarı: Rastgele devre örneklemesi (Random Circuit Sampling – RCS), kuantum işlemcilerin performansını değerlendirmek ve belirli görevlerde klasik bilgisayarlarla karşılaştırmak için kullanılan yöntemlerden biridir. Bu testte kübitler üzerinde rastgele seçilen işlemler uygulanarak karmaşık bir kuantum durumu oluşturulur ve ölçüm sonucunda 0 ve 1’lerden oluşan diziler elde edilir. Nighthawk r2, deney kapsamında bu dizilerden bir milyonunu 19 saniyede üretti. Araştırmacılar, aynı örnekleme görevinin klasik süper bilgisayarda gerçekleştirilmesinin çok daha uzun süreceğini hesapladı.
- Bulut Tabanlı Kuantum Gücü: 2019 yılında Google’ın 53 kübitlik Sycamore işlemcisiyle gerçekleştirilen deney de rastgele devre örneklemesi alanında dikkat çekici sonuçlar ortaya koymuştu. Bu çalışmanın öne çıkan yönlerinden biri, deneyin özel bir kalibrasyon gerektirmeden IBM’in standart bulut iş akışı üzerinden yürütülmesidir. Sonuç, belirli kuantum hesaplama deneylerinin geniş erişime açık bulut platformları üzerinden de gerçekleştirilebildiğini gösteriyor.
- 36. Döngü ve “Tatlı Nokta” (Sweet Spot): Deney sırasında işlemcideki 120 kübitin 61’i seçilerek artan karmaşıklıkta rastgele devreler çalıştırıldı. Araştırmacıların değerlendirmesine göre, 918 iki kübitlik kapı içeren 36 döngülü devre, örnekleme performansı ile hesaplama maliyeti arasındaki karşılaştırmada öne çıkan nokta oldu. Bu yapı kullanılarak bir milyon örnek 19 saniyede üretildi.
- Tensör Ağı Daraltma (Tensor Network Contraction) Simülasyonu: Araştırmacılar, bu 1 milyon örneğin geleneksel yöntemlerle ne kadar sürede elde edileceğini bulmak için tensör ağı daraltma tekniğini kullandılar. Saniyede bir kentilyondan fazla işlem gerçekleştiren dünyanın en güçlü süper bilgisayarı Frontier’ın bile bu görevi yeniden üretmesi için yaklaşık $1,2 \times 10^{27}$ işlem yapması gerekeceği ve bunun 110 yıl süreceği hesaplandı.