Araştırmacılar Kuantum Bilgisayarları Ölçmek İçin Yöntem Geliştiriyor

Waterloo Üniversitesi'ndeki araştırmacılar Kuantum bilgisayarların performansını ölçmek için bir yöntem geliştirdiler ve bu, makineler için evrensel standartların oluşturulmasına yardımcı olabilir. 

Yeni yönteme çevrimli kıyaslama adı verilir ve araştırmacılar bunu ölçeklenebilirlik potansiyelini değerlendirmek için kullanır. Yöntem aynı zamanda farklı kuantum platformlarını birbirleriyle karşılaştırmak için de kullanılır. 

Joel Wallman, Waterloo Matematik Fakültesi ve Kuantum Hesaplama Enstitüsü'nde yardımcı doçenttir.

Wallman, "Bu bulgu, performans standartları oluşturmaya yönelik uzun bir yol kat edebilir ve büyük ölçekli, pratik bir kuantum bilgisayar oluşturma çabasını güçlendirebilir" dedi. "Kuantum sistemlerindeki hataları karakterize etmek ve düzeltmek için tutarlı bir yöntem, bir kuantum işlemcinin değerlendirilme şekli için standardizasyon sağlayarak, farklı mimarilerdeki ilerlemenin adil bir şekilde karşılaştırılmasına olanak tanır."

Döngü Kıyaslaması, kuantum bilgi işlem kullanıcılarının rakip donanım platformlarını karşılaştırmasına ve her platformun, üzerinde çalıştıkları her şey için çözüm bulma yeteneğini artırmasına yardımcı olur.

Zamanın bu noktasında, kuantum hesaplama yarışı tüm dünyada belirgin hale geliyor. Bulut kuantum bilgi işlem platformlarının ve tekliflerinin sayısı artıyor ve Microsoft, IBM ve Google gibi büyük şirketler sürekli olarak yeni teknolojiler geliştiriyor. 

Döngü kıyaslama yöntemi, herhangi bir kuantum hesaplama uygulaması altında toplam hata olasılığını belirleyerek çalışır. Bu, uygulama rastgele derleme yoluyla uygulandığında gerçekleşir. Döngü kıyaslama, kuantum işlemcilerin yeteneklerini ölçmek ve karşılaştırmak için ilk platformlar arası aracı sağlar ve kullanıcıların üzerinde çalıştığı uygulamalara bağlı olarak özelleştirilir. 

Joseph Emerson, IQC'de öğretim üyesidir.

Emerson, "Google'ın yakın zamanda elde ettiği kuantum üstünlüğü sayesinde, benim 'kuantum keşif çağı' dediğim çağın şafağındayız," dedi. "Bu, hataya açık kuantum bilgisayarların ilginç hesaplama sorunlarına çözümler sunacağı, ancak çözümlerinin kalitesinin artık yüksek performanslı bilgisayarlar tarafından doğrulanamayacağı anlamına geliyor.

"Heyecanlıyız çünkü döngü kıyaslama, bu yeni kuantum keşfi çağında kuantum hesaplama çözümlerini geliştirmek ve doğrulamak için çok ihtiyaç duyulan bir çözüm sunuyor."

Emerson ve Wallman, bir IQC yan ürünü olan Quantum Benchmark Inc.'i kurdu. Teknolojiyi, Google'ın Quantum AI çabası da dahil olmak üzere, kuantum hesaplama alanındaki dünyanın önde gelen şirketlerine lisansladı.

Kuantum mekaniği, kuantum bilgisayarları bilgi işlem için son derece güçlü makinelere dönüştürdü. Kuantum bilgisayarlar, karmaşık sorunları geleneksel veya dijital bilgisayarlardan daha verimli bir şekilde çözme yeteneğine sahiptir. 

Quibit'ler, bir kuantum bilgisayardaki temel işlem birimidir, ancak son derece kırılgandırlar. Sistemdeki herhangi bir kusur veya gürültü kaynağı, kuantum hesaplaması altında yanlış çözümlere neden olan belirli hatalara yol açabilir.

Kuantum hesaplamada daha ileri gitmenin ilk adımı, bir veya iki quibit'e sahip küçük ölçekli bir kuantum bilgisayarının kontrolünü ele geçirmektir. Daha büyük bir kuantum bilgisayar, makine öğrenimi veya karmaşık sistem simülasyonu gibi daha karmaşık görevleri gerçekleştirebilir ve bu da yeni farmasötik ilaçların keşfi gibi ilerlemelere yol açabilir. Sorun, daha büyük bir kuantum bilgisayarı tasarlamanın daha zorlu olması ve kubitler eklendikçe ve kuantum sistemi ölçeklendikçe hata olasılığının artmasıdır. 

Bir kuantum sistemi karakterize edildiğinde gürültü ve hataların bir profili üretilir. Bu, işlemcinin kendisinden yapması istenen hesaplamaları yapıp yapmadığını gösterir. Bir kuantum bilgisayarın performansını anlamak veya ölçeklendirmek için tüm önemli hataların karakterize edilmesi gerekir. 

Wallman, Emerson ve Innsbruck Üniversitesi'ndeki bir grup araştırmacı, bir kuantum bilgisayarı etkileyen tüm hata oranlarını değerlendirmek için bir yöntem buldu. Yeni teknik, Innsbruck Üniversitesi'ndeki iyon tuzağı kuantum bilgisayarı için uygulandı ve kuantum bilgisayarların boyutu büyüdükçe hata oranlarının yükselmediğini buldu. 

Wallman, "Döngü kıyaslama, kuantum bilgisayarınızın genel tasarımını büyütmek için doğru yolda olup olmadığınızı güvenilir bir şekilde kontrol etmenin ilk yöntemidir" dedi. "Bu sonuçlar önemlidir çünkü tüm kuantum hesaplama platformlarında hataları karakterize etmenin kapsamlı bir yolunu sunarlar."