Google’un Willow Kuantum Çipi: Klasik Bilgisayarları Kozmik Zaman Diliminde Ezip Geçiyor

Google, en son kuantum çipi Willow’u tanıttı ve bu çipin dünyanın en hızlı süper bilgisayarlarının 10 septilyon yıl sürecek hesaplamalarını beş dakikada yapabileceğini iddia ediyor. Referans noktası olarak, evrenin bile 14 milyar yaşında olmadığını ve bu zaman ölçeğinin çok altında kaldığını düşünelim.

Kuantum bilgisayarlar, klasik süper bilgisayarlardan temelde farklı bir şekilde hesaplama yaparlar. Ekibin bugün yayınlanan Nature dergisindeki araştırması, Willow işlemcideki hata bastırmasını ve sistemin üstün performansını detaylandırıyor; bu başarıyı “ölçeklendirildiğinde, büyük ölçekli hata toleranslı kuantum algoritmalarının operasyonel gereksinimlerini gerçekleştirebilir” diyerek açıklıyorlar.

Kuantum cihazları kendi başlarına oldukça nazik yapılar; olağanüstü hesaplamalar yapabilmek için kuantum durumda kalmaları gerekiyor, bu da genelde mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda bir laboratuvar ortamını gerektiriyor. Bu dondurucu koşullarda, sistem süper iletken hale gelir ve klasik fiziğin sınırlarını aşan işlemler yapmasını sağlar.

Temel sorun ya da hedef, kuantum bilgisayarların hala klasik bilgisayarların çözemediği problemleri çözebilme yeteneğine sahip olmamasıdır. Kuantum bilgisayar alanındaki gerçek hedef, ticari olarak anlamlı uygulamaları olan ve en ileri klasik bilgisayarların bile yapamayacağı şeyleri yapabilen bir cihaz geliştirmektir.

Kuantum bitler (qubitler), bir klasik bilgisayardaki “0” veya “1” değerlerini temsil eden geleneksel bitlerden farklıdır; aynı anda “0” ve “1” temsil edebilirler. Bu sebeple, kuantum bilgisayarlar geleneksel cihazlardan daha hızlı hesaplama yapabilir. Ancak kuantum sistemde çok fazla hata meydana gelirse, işlem başarısızlığa uğrar.

Willow’un önemi, daha fazla qubit kullandıkça sistemin daha az hata yapmasıdır. Hatalar, kuantum operasyonları çökertebilir, ancak bilgisayarın boyutu arttıkça hataların artması yerine azalır.

Google’ın Quantum AI başkanı Hartmut Neven, duyurunun eşlik ettiği bir basın açıklamasında, “Derecelendirme hatasını yarıya indirmeyi başardık” diye yazdı. Bu hata azaltımı “eşik altı” olarak adlandırılır ve gelecekteki kuantum bilgisayarlarının daha az hata ile inşa edilmesinde önemli bir adımdır.

Willow’un random devre örnekleme (RCS) benchmark testlerindeki performansı, geçen aya kadar dünyanın en hızlı klasik süper bilgisayarı olan Frontier‘in 10 septilyon yıl süreceği bir sürede tamamlandı. Bu ilerlemenin ölçeğini anlamak için, 2019’da Google’ın Sycamore kuantum bilgisayarı 200 saniyede bir problemi çözerken bir süper bilgisayarın aynı problemi çözmesi yaklaşık 10.000 yıl alıyordu. Bu, Google’ın kuantum üstünlüğünü ilan etmesine olanak tanıyan önemli bir adımdı.

Kuantum algoritmalarının ölçeklenebilirlik avantajlarıyla RCS üzerinde gördük. Benzer ölçekleme avantajları, AI için temel birçok işlemde de bulunur. Dolayısıyla, kuantum bilgisayarlar, klasik makinelerle erişilemeyen eğitim verilerini toplamak, belirli öğrenme mimarilerini eğitmek ve optimize etmek ve kuantum etkilerin önemli olduğu sistemleri modellemek için vazgeçilmez olacak.

Google ekibi, hata düzeltmeli bir kuantum bilgisayarı hedefine doğru altı aşamalı yol haritasında üçüncü aşamaya yaklaşıyor. Neven’e göre, ticari uygulamalar üç ila beş yıl içinde gelebilir. Her ne kadar belirsiz olsa da, Willow çipimizin gösterdiği ilerleme göz ardı edilemez.