Quantinuum, Helios’ta Mantıksal Bellek Sadakatinin %99,9995 Olduğunu Bildirdi

Quantinuum, kullanışlı kuantum hesaplamanın temel gerekliliklerinden birini daha belirgin hâle getiren bir kuantum hata düzeltme sonucu açıkladı: kuantum bilgisini, onunla değerli bir iş yapmaya yetecek kadar uzun süre korumak. Şirket, Helios tuzaklanmış iyon bilgisayarında hata denetimi döngüsü başına %99,9995 mantıksal bellek sadakati ölçtü; bu, milyon döngü başına yaklaşık beş mantıksal hataya karşılık geliyor.

19 Ekim’de duyurulan sonuç, şirketin daha önce bildirdiği rekor düzeyde on katlık bir düşüş anlamına geliyor. Quantinuum, bu sonucun 2029 için hedeflenen, planladığı evrensel hata toleranslı sistemi Apollo’nun gerekçelerini güçlendirdiğini söylüyor. Bununla birlikte deney, bu doğruluk düzeyinde çalışan eksiksiz ve kullanışlı bir uygulamanın gösteriminden ziyade önemli bir bellek kıyaslaması niteliğinde.

Araştırmaya eşlik eden çalışma, yapay zekâ ile kuantum hesaplama arasındaki bağın giderek güçlendiğine de dikkat çekiyor: sinir ağları, hata ölçümlerini gelecekte gerçek zamanlı düzeltmeyi destekleyecek kadar hızlı yorumlamaya yardımcı olabiliyor. İlerlemenin değerlendirilmesi için neyin ölçüldüğünü ve bu kod çözücülerin nasıl sınandığını anlamak büyük önem taşıyor.

%99,9995’lik Sonuç Ne Ölçüyor?

Fiziksel kübitler, kuantum durumlarını bozan etkilere karşı savunmasızdır. Hata düzeltme, mantıksal bir kübit oluşturmak için bilgiyi birden fazla fiziksel kübite yayar; ek ölçümler ise korunan bilgiyi doğrudan okumadan hata belirtilerini ortaya çıkarır.

Temel sınama, daha fazla koruma eklemenin mantıksal hata oranını gerçekten düşürüp düşürmediğidir. Hata düzeltme eşiğinin altında, daha büyük kodların daha iyi performans göstermesi beklenir. Eşiğin üzerindeyse kodu korumak için gereken ek işlemler fazla gürültü oluşturabilir.

Renk kodu eşiğinin çok altında kuantum hata düzeltme başlıklı çalışmada Quantinuum araştırmacıları, üç, beş ve yedi uzaklıktaki renk kodlarını sınadı. Kod uzaklığı, korumanın gücünü ifade eder. Ölçülen mantıksal bellek hata oranı, üç uzaklıkta döngü başına 10.000’de yaklaşık 5,5 iken beş uzaklıkta 100.000’de 3,8’e, yedi uzaklıkta ise milyonda yaklaşık beşe düştü.

En büyük bellek deneyinde, bir mantıksal kübiti korumak için ölçüm yardımcıları da dâhil olmak üzere 73 fiziksel kübit kullanıldı. Tahmin, her biri 20 düzeltme turundan oluşan 29.000 deney koşusundaki üç hataya dayanıyordu. Gözlemlenen hata sayısının azlığı, istatistiksel belirsizliğin önem taşıdığı anlamına geliyor: makalede, milyon başına beşlik merkezi hata tahmini ve yaklaşık milyonda üç ile dokuz arasında uzanan bir standart sapmalık aralık bildiriliyor.

Bu, korumanın giderek daha etkili hâle geldiğine dair güçlü bir kanıt. Ancak bu, bir milyon rastgele kuantum kapısının ya da ticari bir algoritmanın bir milyon adımının hatasız yürütüldüğü anlamına gelmiyor.

Helios Neden Farklı Hata Düzeltme Kodlarını Sınayabiliyor?

Quantinuum’un deneyle ilgili teknik açıklaması, önceki sonuçlarında kullanılan Helios donanımının aynısı üzerinde yapılan iyileştirmeleri vurguluyor. Platform, etkileşimlerin sabit bir en yakın komşu düzeninin ötesine geçmesine olanak tanıyan bağlantılara sahip, tuzaklanmış iyonlar kullanıyor. Bu esneklik, araştırmacıların işlemciyi tek bir koda göre yeniden tasarlamadan hata düzeltme stratejilerini değiştirmesini sağlıyor.

Yeni çalışma, bir iyonun kübiti temsil etmek için kullanılan durumların dışına çıktığı sızıntı sorununu da ele alıyor. Sızıntı, düzeltme yöntemlerine özellikle zarar veren ilişkili hatalara yol açabiliyor. Araştırmacılar, sızan iyonları hesaplama durumlarına döndüren optik yeniden pompalamayı, hataların yayılmasını sınırlamak üzere tasarlanmış devre teknikleriyle birleştiriyor.

Sınanan kod uzaklıkları boyunca, uzaklık her iki arttığında mantıksal bellek hata oranı yaklaşık 12 kat iyileşti. Ayrı bir iki kübitli Clifford kapısı deneyi, üç ve beş uzaklıkları arasında hataların yaklaşık dokuz kat bastırıldığını gösterdi. Bunlar birbiriyle ilişkili ancak birbirinden farklı kıyaslamalardır: öne çıkan bellek sadakati değeri kapı deneyi için geçerli değildir.

Yapay Zekâ Hata Sinyallerinin Kodunu Çözmeye Yardım Ediyor

Kuantum hata düzeltme, ölçüm örüntülerini yorumlayan ve olası hataları belirleyen klasik bir kod çözücüye dayanır. Bu yorumlama işlemciye yetişemiyorsa, tek başına daha iyi fiziksel donanım yeterli olmaz.

Çalışmada A* arama kod çözücüsü Tesseract, akış kod çözücüsü Frontier, üç boyutlu evrişimli sinir ağı ve tur belirteçli dönüştürücü dâhil olmak üzere çeşitli yaklaşımlar karşılaştırılıyor. Sinir ağı modelleri Helios emülatöründen alınan verilerle eğitildi ve ardından donanım verileri üzerinde ince ayar yapılmadan deney verilerine uygulandı.

Yapay zekânın buradaki rolü belirli bir görevle sınırlı: kuantum ölçümlerindeki hata örüntülerini belirlemek. Modeller kuantum işlemcinin yerini almıyor ve genel amaçlı bir yapay zekâ uygulaması ortaya koymuyor. Sağladıkları değer, tekrarlanan düzeltme döngülerini sürdürmek için gereken hız ile kod çözme doğruluğunu dengelemelerinde yatıyor.

Araştırmacılar, sinir ağı çıkarım sürelerinin yüzlerce mikrosaniye olduğunu ve bu sürelerin bu donanım sınıfında gerçek zamanlı çalışmayla uyumlu olduğunu bildiriyor. Önemli bir nokta da çalışmadaki tüm kod çözme işlemlerinin çevrimdışı gerçekleştirilmiş olması. Zamanlamayı değerlendirmek için yapılan akış testlerinde ölçümler tur tur sisteme aktarıldı; bu testler, deney boyunca sinir ağı kod çözücülerinin canlı bir geri bildirim döngüsünü yönettiğini göstermiyordu.

Bu ayrım, sonucun önemini korurken aşılması gereken bir mühendislik aşamasına işaret ediyor: Simülasyonda eğitilen modeller, fiziksel bir kuantum makinesindeki hataları başarıyla yorumladı.

Bellek Rekoru ile Yararlı Hesaplama Arasında Aşılması Gerekenler

Quantinuum, sonucu dünya rekoru olarak nitelendiriyor ve doğruluğun artık Apollo için belirlenen hedef aralığında olduğunu söylüyor. Bu iddialar, hata toleranslı hesaplamanın daha kapsamlı gereklilikleriyle birlikte değerlendirilmelidir. Uygulanabilir bir sistemin çok sayıda mantıksal kübiti koruması, yeterince geniş bir kapı kümesini çalıştırması, hesaplama sırasında düzeltmeyi sürdürmesi ve değerli iş yüklerini tamamlamaya yetecek verimi sağlaması gerekir.

Kaynak sınırları bu çalışmada bile görülüyor. Araştırmacılar, mesafe-yedi iki kübit kapı deneyini, deney için Helios’ta yeterli sayıda kübit bulunmadığından gerçekleştirmedi. Şirketin blogu ayrıca, evrensel hata toleranslı hesaplamaya giden önemli yollardan biri için gerekli olan ölçeklenebilir ve eşik altı sihirli durum hazırlığını henüz gösterilmesi gereken çalışmalar arasında sayıyor.

Quantinuum’un yol haritasında 2027’de Sol sistemi ve 2029’da Apollo yer alıyor. Bunlar hâlâ geliştirme hedefleri. Mevcut kanıtlar daha sınırlı, ancak yine de anlamlı: Var olan donanımda kodu değiştirmek, sızıntıyı denetlemek ve kod çözmeyi iyileştirmek, mantıksal bellek hatalarını önemli ölçüde azalttı.

Kuantum sektörü açısından bu sonuç, dikkati bir işlemcinin hata düzeltmeyi gösterip gösteremeyeceğinden daha zorlu bir soruya yöneltiyor: Bu koruma, yararlı hesaplamanın tüm mekanizmalarını kapsayacak şekilde ölçeklenebilir mi? Yapay zekâ araştırmacılarına ise makine öğrenmesinin bu çabaya kontrol altyapısı düzeyinde nasıl katkıda bulunabileceğine dair somut bir örnek sunuyor.