Kuantum hesaplama genellikle geleneksel bilgisayarların çözemediği sorunları çözebilen fütüristik bir teknoloji olarak tanımlanır. Araştırmacılar, bu makineler olgunlaştıkça fizik, tıbbi araştırma, kriptografi ve diğer alanlarda büyük ilerlemeler bekliyor.
İlk güvenilir, büyük ölçekli ticari kuantum bilgisayarı oluşturma yarışı yoğunlaştıkça, kritik bir sorunun göz ardı edilmesi zorlaşıyor. Eğer bu cihazlar klasik makineler için imkânsız sayılan sorunlara cevap üretiyorsa, sonuçların doğru olduğundan nasıl emin olabiliriz?
Swinburne Üniversitesi’nden yakın zamanda yapılan bir çalışma bu ikilemi ele almak için yola çıktı.
Kuantum tepkisini test etmek neden zor?
Swinburne Kuantum Bilimi ve Teknolojisi Teorisi Merkezi’nde doktora sonrası araştırmacı olan Alexander Delios, “Bir cevap için milyonlarca, hatta milyarlarca yıl beklemeye istekli olmadıkça, dünyanın en hızlı süper bilgisayarının bile çözemeyeceği bazı sorunlar var” dedi.
“Bu nedenle kuantum bilgisayarları doğrulamak için, bir süper bilgisayarın aynısını yapması için yıllar beklemeden teorilerin ve sonuçların karşılaştırılmasına olanak tanıyan yöntemlere ihtiyaç var.”
Araştırma ekibi, Gauss bozonu örnekleyicisi (GBS) olarak bilinen belirli bir tür kuantum cihazının doğru sonuçlar vermesini sağlamak için yeni teknikler geliştirdi. GBS makineleri, en hızlı klasik süper bilgisayarlar için bile binlerce yıl süren olasılık hesaplamalarını gerçekleştirmek için ışığın temel parçacıkları olan fotonlara güveniyor.
Yeni araçlar, gelişmiş kuantum deneylerindeki gizli kusurları ortaya çıkarıyor
“Geliştirilen yöntemler, bir dizüstü bilgisayarda yalnızca birkaç dakika içinde, GBS testinin doğru yanıtı verip vermediğini ve varsa hangi hataların mevcut olduğunu belirlememize olanak tanıyor.”
Araştırmacılar, yaklaşımlarını göstermek için bunu yakın zamanda yayınlanan ve günümüzün süper bilgisayarları kullanılarak yeniden üretilmesi en az 9.000 yıl sürecek olan bir GBS deneyine uyguladılar. Analizleri, ortaya çıkan olasılık dağılımının amaçlanan hedefle uyumlu olmadığını ve deneyde daha önce değerlendirilmemiş ek gürültüyü ortaya çıkardığını gösterdi.
Bir sonraki adım, bu beklenmedik dağılımı yeniden üretmenin hesaplama açısından zor olup olmadığını veya gözlemlenen hatalar nedeniyle cihazın “miktarını” kaybedip kaybetmediğini belirlemektir.
Güvenilir ticari kuantum makinelerine doğru ilerleme
Bu araştırmanın sonuçları, Delios’un öncülük etmeyi umduğu bir hedef olan, ticari kullanıma uygun, büyük ölçekli, hatasız kuantum bilgisayarların geliştirilmesini şekillendirebilir.
“Büyük ölçekli, hatasız kuantum bilgisayarları geliştirmek, başarıldığı takdirde ilaç geliştirme, yapay zeka ve siber güvenlik gibi alanlarda devrim yaratacak ve fiziksel evrene ilişkin anlayışımızı derinleştirmemize olanak sağlayacak göz korkutucu bir iştir.
“Bu çalışmanın önemli bir bileşeni, kuantum bilgisayarları doğrulamak için ölçeklenebilir yöntemlerdir; bu, bu sistemleri rahatsız eden hataların neler olduğu ve bunların nasıl düzeltileceği konusundaki anlayışımızı artıracak, böylece ‘miktarlarını’ koruyacaklar.”