Google’daki araştırmacılar, Willow kuantum bilgisayarlarını kullanarak “kuantum bağlamsallığının” hesaplama becerisi açısından çok önemli bir bileşen olabileceğini gösterdiler
Google’ın Willow kuantum bilgisayarı
Kuantum bilgisayarları geleneksel makinelerden daha güçlü kılan şey nedir? Yeni bir deney, “kuantum bağlamsallığı” özelliğinin önemli bir bileşen olabileceğini gösteriyor.
Kuantum bilgisayarlar temel olarak diğer tüm bilgisayarlardan farklıdır çünkü geleneksel elektroniklerde bulunmayan benzersiz kuantum olaylarını kullanırlar. Örneğin, kübit adı verilen yapı taşları rutin olarak süperpozisyon durumlarına sokulur; görünüşe göre normalde birbirini dışlayan iki özelliği aynı anda üstlenirler veya kuantum dolaşmanın ayrılmaz bağlantısı yoluyla bağlanırlar.
Artık Google Quantum AI’daki araştırmacılar, Willow kuantum bilgisayarlarını kullanarak kuantum bağlamsallık özelliğinin de önemli bir rol oynadığını gösteren çeşitli gösteriler gerçekleştirdiler.
Kuantum bağlamsallığı, kuantum nesnelerinin özelliklerinin ölçülmesiyle ilgili bir tuhaflığı yakalar. Örneğin bir kalemin rengi, onu kalemin uzunluğunu ölçmeden önce veya sonra ölçtüğünüzden etkilenmezken, bir kuantum nesnesi için ölçüm sonuçları, diğer tüm ölçümlerden bağımsız, önceden var olan özellikler olarak ele alınamaz.
Bu bağlamsallık daha önce kuantum ışığıyla yapılan özel deneylerde incelenmişti ve 2018’de bir araştırmacı ekibi bunun bir kuantum hesaplama algoritmasında da kullanılabileceğini matematiksel olarak kanıtladı.
Özellikle, bu algoritma, bir kuantum bilgisayarının, nesne ne kadar büyük olursa olsun, daha büyük bir matematiksel nesnenin içinde gizli bir matematiksel formülü sabit sayıda adımda bulmasına olanak tanıyacaktır. Başka bir deyişle kuantum bağlamsallığı, samanlığın büyüklüğü ne olursa olsun samanlıkta iğne bulmaya benzer bir şeyi mümkün kılar.
Google’ın deneyi, bu algoritmayı birkaç kübitten 105’e kadar artan sayıda kübit üzerinde uyguladı; bu, saman yığınını büyütmeye eşdeğerdir. Willow, algoritmanın yazıldığı ideal teorik kuantum bilgisayardan daha fazla gürültüye sahip olduğundan, yani daha az hatasız olduğundan, adım sayısı kübit sayısıyla birlikte arttı. Ancak Willow yine de araştırmacıların geleneksel bir bilgisayarın ihtiyaç duyacağını tahmin ettiğinden daha az adım kullandı.
Bu şekilde, kuantum bağlamsallığı kuantum avantajına yol açıyor gibi görünüyor; kuantum bilgisayarının klasik cihazların performansını yenmek için kuantum özelliğini kullanması durumu. Ek olarak ekip, kuantum bağlamsallığına dayanan birkaç başka kuantum hesaplama protokolünü de uyguladı ve etkilerinin önceki çalışmalara göre daha güçlü olduğunu buldu.
İspanya’daki Sevilla Üniversitesi’nden Adán Cabello, “Bunu ilk duyduğumda bunun doğru olamayacağını söyledim. Oldukça şaşırtıcı” diyor.
Teksas’taki Rice Üniversitesi’nden Vir Bulchandani, “Bu sonuçlar, mevcut kuantum bilgisayarların deneysel kuantum fiziğinin sınırlarını nasıl zorladığını açıkça gösteriyor” diyor. Kullanışlı kuantum avantajına aday olan herhangi bir kuantum bilgisayarının, kuantum karakterinin bir ölçütü olarak bu görevleri yerine getirebilmesi gerektiğini söylüyor.
Bununla birlikte, Güney Kaliforniya Üniversitesi’nden Daniel Lidar, 2018 algoritmasının kuantum bilgisayarın klasik bilgisayarlar üzerindeki üstünlüğünü yalnızca Willow’dan daha fazla sayıda kübit için ve hataya daha az eğilimli kübitler kullanarak kesin bir şekilde kanıtlaması nedeniyle bu gösterinin henüz pratik kullanıma kullanılabilecek bir kuantum avantajının kanıtı olmadığını söylüyor. Bir sonraki adımın yeni çalışmayı kuantum hata düzeltme algoritmalarıyla birleştirmek olabileceğini söylüyor.
Bu deney, kuantum bilgisayarlar için yeni bir ölçüt sunmanın yanı sıra, kuantum fiziğinin en temel yönlerinin önemini de vurguluyor. Cabello, araştırmacıların hala kuantum avantajına tam olarak neyin sebep olduğuna dair kapsamlı bir teoriye sahip olmadıklarını, ancak çoğunlukla yaratılması gereken dolaşıklığın aksine, bağlamsallığın bir bakıma kuantum nesnelerinin içine inşa edildiğini söylüyor. Willow gibi kuantum bilgisayarları artık bizi kuantum fiziğinin tuhaflığını gerçekten ciddiye almaya zorlayacak kadar iyi durumda, diyor.
