Geçtiğimiz yıl IBM 433 kuantum bitle, kuantum bilgisayarlar alanında rekor kırmıştı. IBM yeni hedefini açıkladı, 10 yıl içinde süper güçlü 100,000 kübitlik yeni bir kuantum bilgisayar üretmek.
22 Mayıs’ta Japonya Hiroşima’da G7 zirvesinde yapılan duyuruda , Tokyo ve Chicago Üniversitesi’nin işbirliğiyle IBM gerçek ölçekte100,000 kübitlik bir kuantum bilgisayar üreteceğini açıkladı. 100 milyon dolarlık bu girişim sonucu ortaya çıkacak kuantum bilgisayarın bugüne kadar hiçbir süper bilgisayarın çözemeyeceği problemleri çözme olasılığı olduğu söyleniyor.
100 bin kübitlik bu bilgisayarın ilaç keşfi,gübre üretimi, pil performansı gibi alanlarda devrim yapabileceği düşünülüyor. IBM’in kuantumdan sorumlu Başkan Yardımcısı Jay Gambetta, geçen hafta Londra’da MIT Technology Review’a verdiği bir röportajda, “Ben buna kuantum merkezli süper hesaplama diyorum” olarak demeç verdi.
Kuantum İşlemciliğin Geleceği
Şirketler gün geçtikçe yeni kübit rekorları kırarken, yeni daha pratik çözümlerin üretilmesi mümkün.
Kuantum işlemcilerde elektronlar,atomlar ve küçük moleküllerin çoklu enerji seviyelerinde bulunabilmeleri işlem gücünde eşsiz özellikler sergilemesine neden oluyor. Elektron, atom ya da küçük moleküllerin aynı anda iki konumda bulunmasına süperpozisyon deniyor ve bu durumda parçacıklar kuantum dolanıklığa girerek birbiriyle bağlanıyor. Yani kodlanan bilgi eşsiz yönlerde oluyor ve normalde klasik bilgisayarlar için imkansız olan görevler mümkün oluyor.
Kuantum bilgisayarlar şimdiye kadar standart süper bilgisayarların yapamayacağı faydalı hiçbir şeyi başaramadı. Çünkü henüz yeterli kübite sahip olmamaları ve sistemlerin çevrelerindeki gürültü (noise) olarak adlandırdıkları küçük düzensizlikler tarafından kolayca bozulmasıdır.
Araştırmacılar, gürültülü sistemlerle idare etmenin yollarını araştırıyorlar, ancak birçoğu, kuantum sistemlerinin gerçekten yararlı olması için daha fazla kübit gerektiğini ve böylece kübitlerinin büyük bir kısmını gürültünün neden olduğu hataları düzeltmeye ayırabilmelerini ifade ediyor.
Daha büyüğünü yapmayı amaçlayan tek şirket IBM değil. Google da on yıla kadar milyon kübit hedeflediğini söyledi ve de sadece hata düzeltme, hesaplamalar için yalnızca 10.000 kübitin mevcut olacağı anlamına geliyor. Maryland merkezli IonQ, 2028 yılına kadar hesaplamalar gerçekleştirerek her biri 13 fiziksel kübitlik bir hata düzeltme devresinden oluşacak 1.024 “mantıksal kübite” sahip olmayı hedefliyor. Google gibi Palo Alto tabanlı PsiQuantum da milyon kübitlik bir kuantum bilgisayar da geliştirmeyi hedefliyor da geliştirmeyi hedefliyor fakat ne kadar sürede bu hedefe ulaşacağını belirtmiyor.
Bu gereklilikler nedeniyle, fiziksel kübitlerin sayısından bahsetmek bir çeşit kırmızı ringa balığıdır – gürültüye dayanıklılıkları ve kullanım kolaylıkları gibi faktörleri etkileyen nasıl inşa edildiklerinin ayrıntıları çok önemlidir. İlgili şirketler genellikle “kuantum hacmi” ve “algoritmik kübitlerin sayısı” gibi ek performans ölçütleri sunar. Önümüzdeki on yılda, hata düzeltme, kübit performansı ve yazılım kaynaklı hata “azaltma” alanındaki ilerlemelerin yanı sıra farklı kübit türleri arasındaki büyük farklar, bu yarışı özellikle takip etmeyi zorlaştıracak.
Donanımı iyileştirme
IBM’in kübitleri şu anda, mutlak sıfırın çok küçük bir kesrinde, milikelvin sıcaklıklarda çalıştırıldığında atomlarla aynı kuralları izleyen süper iletken metal halkalardan yapılıyor. Teorik olarak, bu kübitler büyük bir toplulukta çalıştırılabilir. Ancak IBM’in kendi yol haritasına göre, oluşturduğu türden kuantum bilgisayarlar, mevcut teknolojiyle yalnızca 5.000 kübite kadar ölçeklenebilir. Uzmanların çoğu, bunun yararlı hesaplama yolunda fazla verim sağlayacak kadar büyük olmadığını söylüyor. Güçlü kuantum bilgisayarları yaratmak için mühendislerin daha büyük oynaması gerekecek ve bu yeni teknoloji gerektirecek.
Kübitlerin çok daha verimli enerji kontrol gerektiğine örnek verebiliriz. Şu anda, IBM’in süper iletken kübitlerinin her birinin çalışması için yaklaşık 65 watt gerekiyor. Gambetta, “100.000 yapmak istersem, bu çok fazla enerji gerekecek. Böyle bir makine yapmak için bir bina büyüklüğünde ve hatta bir nükleer enerji santraline ve bir milyar dolara ihtiyacım olacak. Bu gerçekten komik, bu nedenle 5.000’den 100.000’e ulaşmak için kesinlikle yeniliğe ihtiyacımız var,” diyor.
IBM , “tamamlayıcı metal oksit yarı iletken” (CMOS) teknolojisine dayalı tümleşik devrelerin yalnızca onlarca milivat ile kontrol etmek için soğuk kübitlerin yanına kurulabileceğini gösteren kanıt niteliğinde deneyler yaptı . Bunun ötesinde, kuantum merkezli süper bilgi işlem için gereken teknolojinin henüz mevcut olmadığını kabul ediyor: bu nedenle akademik araştırma, projenin hayati bir parçası.
Qubit’ler, IBM laboratuvarlarında henüz şekillenmeye başlayan bir tür modüler çip üzerinde var olacak. Tek bir çipe yeterli sayıda kübit yerleştirmenin imkansız olduğu durumlarda gerekli olan modülerlik, modüller arasında kuantum bilgisini aktaran ara bağlantılar gerektirir. IBM’in kuantum iletişim bağlantısına sahip 1.386 kübitlik çok çipli bir işlemcisi olan “Kokaburra” geliştirme aşamasındadır ve 2025 yılında piyasaya sürülmesi planlanmaktadır.
