ABD ve İngiltere merkezli bir kuantum bilgisayar şirketi olan Quantinuum, 5 Kasım'da “dünyanın en güçlü” kuantum bilgisayarı Helios'un ticari lansmanını başlattı.
Şirket, Helios'u “mümkün olanı yeniden tanımlayan bir teknoloji harikası” olarak tanımlıyor.
Helios, 98 fiziksel kübit içeren yeni bir kuantum işlem birimi (QPU) ile çalışıyor.
Baryum iyonlarından oluşan bu kübitler, “bağlantı iyon tuzağı” adı verilen özel bir oluşumda bulunuyor. Bu tasarım, hata tespit ve düzeltme yeteneğini önemli ölçüde artırarak mevcut sistemlerden çok daha yüksek doğrulukla çalışmasına olanak tanır.
Helios hakkında bildiklerimiz şunlardır:
KUANTUM BİLGİSAYAR NEDİR?
Günümüzün bilgisayarları, dijital bilgiyi temsil eden en küçük birim olan “bitler” üzerinde çalışmaktadır. Bir bit iki farklı değerden yalnızca birine sahip olabilir: 0 veya 1. Tüm veriler bu 0 ve 1'lerin kombinasyonlarıyla temsil edilir. Örneğin metin, resim ve ses gibi dosyalardaki bilgiler, bitlerin belirli şekillerde düzenlenmesiyle depolanır ve işlenir.
Bu bitleri günlük ihtiyaçlar için elektriği açıp kapatmak için kullanılan anahtarlar olarak da düşünebilirsiniz. “0” kapatma fonksiyonu ve “1” açma fonksiyonu olsun. Bilgisayarlardaki tüm veriler belirli kalıplarda “açılıp kapatılarak” çalışır.
Kuantum bilgisayarlar ise “kuantum bitleri” yani “qubit”leri kullanır. Kuantum mekaniğinin süperpozisyon fonksiyonu sayesinde kübitler aynı anda hem 0 hem de 1 değerini taşıyabiliyor. Yani kübitler açılıp kapanan elektriğe benzer. Süperpozisyon ilkesi, kübitlerin aynı anda birçok hesaplamayı gerçekleştirmesine olanak tanır.
Üstelik bu kübitler iç içe geçtiğinde birinin durumu diğerinin durumunu anında etkiliyor. Bu bir kez daha kuantum bilgisayarların klasik hesaplamanın aksine karmaşık bilgileri inanılmaz hızlarda işleyebileceği anlamına geliyor.
Bu iki özellik birlikte, kuantum bilgisayarlara günümüz cihazları için imkansız olanı başarma potansiyeli sunuyor. Klasik bilgisayarlar görevleri adım adım gerçekleştirip sorunlara doğrusal bir şekilde yaklaşırken, kuantum bilgisayarlar birçok çözümü aynı anda değerlendirir. Bu durum çoğu zaman bir kütüphanedeki tüm kitapların aynı anda okunmasına benzetilmektedir.
HELIOS NE KADAR YETENEKLİDİR?
Bir kuantum bilgisayar oluşturmak ve onu çalışır durumda tutmak son derece zordur. Çünkü kübitler çevrelerine karşı son derece duyarlıdır. Sıcaklık veya titreşimdeki hafif bir değişiklik onların kuantum durumlarını kaybetmelerine neden olur.
Kuantum sistemlerde belirsizlik ve rastgelelikten kaynaklanan istenmeyen dalgalanmalara kuantum gürültüsü denir. Bu bozulmalar ölçüm hassasiyetini etkileyebilir ve kuantum bilgisayarlardaki hata oranlarını artırarak hesaplamaların doğruluğunu sınırlayabilir.
Quantinuum'un açıklamasına göre Helios, iki kübit işlemlerde %99,921, tek kübit işlemlerde ise %99,9975 doğruluk oranına ulaştı. Bu değer bugüne kadar kamuya açıklanan en yüksek doğruluk seviyesi olarak kayıtlara geçti.
Helios'un yaptığı hesaplamayı klasik bir süper bilgisayarın yaklaşık 10 septilyon yılda tamamlayabileceği iddia edildi.
Helios'un baş mimarı Anthony Ransford, “Aynı hesaplamayı klasik yöntemle yapmak için evrendeki tüm yıldızları enerji kaynağı olarak kullanmanız gerekir” dedi.
Quantinuum'un tasarım ve hesaplama teorisi direktörü David Hayes, bir röportajda WordsSideKick.com'a “Şu anda bu gezegendeki en güçlü kuantum bilgisayarı” dedi:
“Bu konuda hiç mütevazı olamam.”
NVIDIA ÇİPLERİ NASIL KULLANILIR?
Helios'un kontrol altyapısı tamamen sıfırdan oluşturuldu. Sistem, klasik bir bilgisayarın “beyni” gibi çalışan bir kontrol motoruna sahiptir. Nvidia GPU çipleri sayesinde bu motor, hataları gerçek zamanlı olarak tespit ediyor ve düzeltmeleri kuantum işlemciye iletiyor.
Hayes, “Artık sistem, kübitler zarar görmeden önce yeniden programlayıp sorunu çözebilecek kadar hızlı düşünüyor” diyor.
Quantinuum mühendisleri Helios ile birlikte Python'a dayalı yeni bir programlama dili de geliştirdiler. “Guppy” adı verilen bu dil, gelecekteki “hataya dayanıklı” kuantum sistemleriyle tamamen uyumlu olacak şekilde tasarlandı.
SONRA NE VAR?
Quantinuum, Helios'un sadece başlangıç olduğunu söylüyor. Şirket, Minnesota'daki tesisine ikinci bir Helios sistemi kurmayı planlıyor.
Ayrıca 2027 yılında 192 kübit kapasiteli “Sol” adlı dördüncü nesil bilgisayarı, 2029 yılında ise binlerce kübit kapasiteli “Apollo” sistemini piyasaya sürmeyi hedefliyor. Apollo'nun, tamamen hataya dayanıklı ilk kuantum bilgisayarı olması bekleniyor.
Quantinuum başkan yardımcısı Jennifer Strabley, “Helios, daha büyük fiziksel sistemlere yönelik yol haritamızdaki kilometre taşlarından biri” dedi.
Quantinuum'un yeni kuantum bilgisayarı, bilim dünyasında “dünyanın en güçlü kuantum bilgisayarı” unvanını almış olsa da, klasik bilgisayarlarla kuantum sistemlerinin ortak geleceğine dair umutları da güçlendirdi.