Araştırmacılar Kuantum Bilgisayarları Ölçmek için Yöntem Geliştirdiler

Waterloo Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, kuantum bilgisayarların performansını ölçmek için bir yöntem geliştirdiler ve bu, makineler için evrensel standartlar oluşturmaya yardımcı olabilir. 

Yeni yöntem, döngüsel benchmarking olarak adlandırılır ve araştırmacılar tarafından ölçeklenebilirlik potansiyelini değerlendirmek için kullanılır. Bu yöntem ayrıca farklı kuantum platformlarını birbirleriyle karşılaştırmak için kullanılır. 

Joel Wallman, Waterloo’nun Matematik Fakültesi ve Kuantum Bilgisayar Enstitüsü’nde yardımcı profesördür.

“Bu bulgu, performans için standartlar oluşturmaya ve büyük ölçekli, pratik bir kuantum bilgisayarı inşa etme çabalarını güçlendirmeye önemli ölçüde katkıda bulunabilir” dedi Wallman. “Kuantum sistemlerindeki hataları karakterize etmek ve düzeltmek için tutarlı bir yöntem, kuantum işlemcisinin değerlendirilme şekli için standartlaştırma sağlar ve farklı mimarilerdeki ilerlemelerin adil bir şekilde karşılaştırılmasını sağlar.”

Döngüsel Benchmarking, kuantum bilgisayarların kullanıcılarına, rekabetçi donanım platformlarını karşılaştırmak ve her platformun çözüm üretme yeteneğini artırmak için yardımcı olur.

Şu anda, kuantum bilgisayarlar yarışması tüm dünyada belirgin hale geliyor. Bulut kuantum bilgisayarları platformları ve teklifleri artıyor ve Microsoft , IBM ve Google (GOOGL ) gibi büyük şirketler sürekli olarak yeni teknolojiler geliştiriyor. 

Döngüsel benchmarking yöntemi, herhangi bir kuantum bilgisayarlı uygulamada toplam hata olasılığını belirleyerek çalışır. Bu, uygulamalar rasgele derleme yoluyla uygulandığında gerçekleşir. Döngüsel benchmarking, kuantum işlemcilerinin yeteneklerini ölçmek ve karşılaştırmak için ilk çapraz platform yöntemini sağlar ve kullanıcıların çalıştığı uygulamalara göre özelleştirilir. 

Joseph Emerson, IQC’de bir fakülte üyesidir.

“Google’ın yakın zamanda ulaştığı kuantum üstünlüğü sayesinde, şimdi ‘kuantum keşif çağı’nın şafakta olduğumuz bir döneme giriyoruz” dedi Emerson. “Bu, hata eğilimli kuantum bilgisayarların ilginç hesaplama sorunlarına çözümler sunacağı, ancak çözümlerinin kalitesinin yüksek performanslı bilgisayarlarda doğrulanamayacağı anlamına geliyor.

“Şimdiki kuantum keşif çağı için döngüsel benchmarking, kuantum bilgisayarlı çözümlerin geliştirilmesini ve doğrulanmasını sağlayan çok ihtiyaç duyulan bir çözüm sunuyor.”

Emerson ve Wallman, IQC’nin bir spin-off’u olan Quantum Benchmark Inc.’i kurdu. Şirket, teknolojiyi kuantum bilgisayarlar alanındaki dünya lideri şirketlere, Google’ın Quantum AI girişimine lisansladı.

Kuantum mekaniği, kuantum bilgisayarlarını olağanüstü güçlü hesaplama makinelerine dönüştürdü. Kuantum bilgisayarlar, geleneksel veya dijital bilgisayarlardan daha verimli bir şekilde karmaşık sorunları çözebilir. 

Kuantum bilgisayarların temel işlem birimi kuibittir, ancak bunlar çok hassastır. Sistemdeki herhangi bir kusur veya gürültü kaynağı, kuantum hesabında hatalara neden olan belirli hatalara yol açabilir.

Kuantum bilgisayarlarla ilerlemek için ilk adım, bir veya iki kuibite sahip küçük ölçekli bir kuantum bilgisayarını kontrol altına almaktır. Daha büyük bir kuantum bilgisayarı, makine öğrenimi veya karmaşık sistem simülasyonu gibi daha karmaşık görevleri gerçekleştirebilir, bu da yeni ilaçların keşfine benzer ilerlemelere yol açabilir. Ancak, daha büyük bir kuantum bilgisayarını mühendislik yapmak daha zorlu ve kuibitleri ekledikçe ve kuantum sistemi ölçeklendiğinde hata olasılığı daha da artar. 

Kuantum sistemleri karakterize edildiğinde, gürültü ve hataların bir profili üretilir. Bu, işlemcinin istediği hesaplamaları yapıp yapmadığını gösterir. Tüm önemli hatalar karakterize edilmelidir, böylece kuantum bilgisayarın performansı veya ölçeklendirilmesi anlaşılabilir.

Wallman, Emerson ve Innsbruck Üniversitesi’ndeki bir grup araştırmacı, kuantum bilgisayarları etkileyen tüm hata oranlarını değerlendirmek için bir yöntem geliştirdiler. Yeni teknik, Innsbruck Üniversitesi’ndeki iyon tuzağı kuantum bilgisayarında uygulandı ve kuantum bilgisayarın boyutu ölçeklendirilirken hata oranlarının artmadığı bulundu.

“Döngüsel benchmarking, kuantum bilgisayarınızın genel tasarımını ölçeklendirirken doğru yolda olup olmadığınızı güvenilir bir şekilde kontrol etmenin ilk yöntemidir” dedi Wallman. “Bu sonuçlar önemlidir, çünkü tüm kuantum bilgisayarlar platformlarındaki hataları karakterize etmenin kapsamlı bir yolunu sağlar.”