Araştırmacılar Kuantum Bilgisayarları Ölçme Yöntemi Geliştirdi

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

“Bu bulgu, performans için standartlar oluşturma ve büyük ölçekli, pratik bir kuantum bilgisayar inşa etme çabalarını güçlendirme konusunda uzun bir yol katetebilir” dedi Wallman. “Kuantum sistemlerindeki hataları karakterize etme ve düzeltme için tutarlı bir yöntem, bir kuantum işlemcinin değerlendirilme şekli için standartlaşma sağlar ve farklı mimarilerdeki ilerlemelerin adil bir şekilde karşılaştırılmasını sağlar.”

Döngüsel Benchmarking, kuantum hesaplama kullanıcılarının rekabetçi donanım platformlarını karşılaştırmalarına ve her platformun çözüm üretme yeteneğini artırmalarına yardımcı olur.

Şu anda, kuantum hesaplama yarışması tüm dünyada belirgin hale geliyor. Bulut kuantum hesaplama platformları ve teklifler artıyor ve Microsoft, IBM ve Google gibi büyük şirketler sürekli olarak yeni teknoloji geliştiriyor.

Döngüsel benchmarking yöntemi, herhangi bir verilen kuantum hesaplama uygulaması altında toplam hata olasılığını belirleyerek çalışır. Bu, uygulama rastgeleleştirilmiş derleme yoluyla uygulandığında gerçekleşir. Döngüsel benchmarking, kuantum işlemcilerin yeteneklerini ölçme ve karşılaştırma için ilk çapraz platformlu yöntemini sağlar ve kullanıcıların çalıştığı uygulamalara göre özelleştirilir.

Joseph Emerson, IQC’de bir fakülte üyesi.

“Google’ın yakın zamanda ulaştığı kuantum üstünlüğü sayesinde, şimdi ‘kuantum keşif çağı’ dediğim şeyin şafak vaktindeyiz” dedi Emerson. “Bu, hata eğilimli kuantum bilgisayarların ilginç hesaplama problemlerine çözümler sunacağı, ancak çözümlerinin kalitesinin artık yüksek performanslı bilgisayarlar tarafından doğrulanamayacağı anlamına geliyor.”

“Sevinçliyiz, çünkü döngüsel benchmarking, bu yeni kuantum keşif çağındaki kuantum hesaplama çözümlerini geliştirme ve doğrulama için ihtiyaç duyulan bir çözümü sağlıyor.”

Emerson ve Wallman, IQC spin-off olan Quantum Benchmark Inc.’i kurdu. Bu teknoloji, kuantum hesaplama alanındaki dünya lideri şirketlere, Google’ın Quantum AI çabalarına dahil olmak üzere lisanslandı.

Kuantum mekaniği, kuantum bilgisayarları son derece güçlü hesaplama makinelerine dönüştürdü. Kuantum bilgisayarlar, geleneksel veya dijital bilgisayarlardan daha verimli bir şekilde karmaşık problemleri çözebiliyor.

Kuantum bilgisayarların temel işlem birimi kuibit’tir, ancak bunlar son derece kırılgandır. Sistemdeki herhangi bir kusur veya gürültü kaynağı, kuantum hesabında yanlış çözümlere neden olan belirli hatalara neden olabilir.

Kuantum hesaplama ile ilerlemek için ilk adım, bir veya iki kuibit ile 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 keşfi gibi ilerlemelere yol açabilir. Ancak, daha büyük bir kuantum bilgisayarı mühendislik yapmak daha zor ve kuibit eklenip kuantum sistemi ölçeklendirildikçe hata olasılığı daha da artar.

Bir kuantum sisteminin karakterize edilmesi, gürültü ve hataların profiline yol açar. Bu, işlemcinin istendiği hesaplamaları yapıp yapmadığını gösterir. Tüm önemli hatalar karakterize edilmelidir, böylece kuantum bilgisayarın performansı anlaşılabilir veya ölçeklendirilebilir.

Wallman, Emerson ve Innsbruck Üniversitesi’ndeki bir grup araştırmacı, bir kuantum bilgisayarı etkileyen tüm hata oranlarını değerlendirmek için bir yöntem geliştirdiler. Yeni teknik, Innsbruck Üniversitesi’ndeki iyon tuzağı kuantum bilgisayarında uygulandı ve bulundu ki hata oranları kuantum bilgisayarın büyüklüğü arttıkça artmıyor.

“Döngüsel benchmarking, kuantum bilgisayarınızın genel tasarımını ölçeklendirme konusunda doğru yolda olup olmadığınızı güvenilir bir şekilde kontrol etmenin ilk yöntemidir” dedi Wallman. “Bu sonuçlar önemli, çünkü tüm kuantum hesaplama platformlarındaki hataları kapsamlı bir şekilde karakterize etme yöntemi sağlıyor.”