“Gezegendeki en güçlü kuantum bilgisayarı” tanıtıldı: 4 soruda Helios

ABD ve İngiltere merkezli kuantum bilişim şirketi Quantinuum, 5 Kasım’da “dünyanın en güçlü” kuantum bilgisayarı Helios’un ticari lansmanını gerçekleştirdi.

Şirket, Helios’u “neyin mümkün olduğunu yeniden belirleyen teknolojik bir harika” olarak tanımlıyor.

Helios, 98 fiziksel kübit içeren yeni bir kuantum işlem birimi (QPU) ile çalışıyor.

Baryum iyonlarından oluşan bu kübitler, “bağlantılı iyon tuzağı (junction ion trap)” adı verilen özel bir formasyonda yer alıyor. Bu yapı, hata tespiti ve düzeltme kapasitesini büyük ölçüde artırarak, mevcut sistemlerden çok daha yüksek doğrulukla işlem yapabilmesini sağlıyor.

İşte Helios’la ilgili bililnenler:

KUANTUM HESAPLAMA NEDİR?

Günümüzdeki bilgisayarlar dijital bilgiyi temsil eden en küçük birim olan “bit”ler üzerinden işliyor. Bir bit, yalnızca iki farklı değerden birine sahip olabiliyor: 0 veya 1. Tüm veri, bu 0 ve 1’lerin kombinasyonlarıyla ifade ediliyor. Örneğin, metin, resim ve ses gibi dosyalardaki bilgiler, bitlerin belirli şekillerde düzenlenmesiyle saklanıp işleniyor.

Bu bit’leri, gündelik ihtiyaçlar için elektriği açıp kapatmaya yarayan anahtarlar gibi düşünmek de mümkün. “0” kapatma, “1” ise açma işlevini yerine getiriyor olsun. Bilgisayarlardaki tüm veriler de belirli örüntüler halinde “açılıp kapanarak” çalışıyor.

Kuantum bilgisayarlar ise “kuantum bit”lerini, yani “kübit”leri kullanıyor. Kuantum mekaniğinin süperpozisyon özelliği sayesinde kübitler hem 0 hem de 1 değerini aynı anda taşıyabiliyor. Yani kübitler, elektriğin hem açık hem de kapalı olmasına benziyor. Süperpozisyon prensibi, kübitlerin aynı anda birçok hesaplamayı yapabilmesini sağlıyor.

Üstelik bu kübitler dolanık hale geldiğinde, birinin durumu anında diğerinin durumunu da etkiliyor. Bu da yine kuantum bilgisayarlarının klasik hesaplamanın aksine, karmaşık bilgileri inanılmaz hızlarda işleyebileceği anlamına geliyor.

Bu iki özellik bir araya gelince kuantum bilgisayarlara günümüzün cihazları için imkansız olanı başarma potansiyeli sunuyor. Klasik bilgisayarlar görevleri adım adım yerine getirip, sorunlara doğrusal yaklaşırken, kuantum bilgisayarlar aynı anda birçok çözümü değerlendiriyor. Bu durum, genellikle bir kütüphanedeki her kitabı aynı anda okumaya benzetiliyor.

HELIOS NE KADAR YETENEKLİ?

Bir kuantum bilgisayar inşa etmek ve işlerliğini sürdürmek muazzam derecede zor. Zira kübitler çevrelerine karşı aşırı son derece hassas. Sıcaklıkta veya titreşimlerdeki ufak bir değişiklik, kuantum durumlarını kaybetmelerine neden oluyor.

Kuantum sistemlerdeki belirsizlik ve rastgelelikten kaynaklanan istenmeyen dalgalanmalara kuantum gürültüsü deniyor. Bu bozulmalar, ölçüm hassasiyetini etkileyebiliyor ve kuantum bilgisayarlarda hata oranlarını artırarak hesaplamaların doğruluğunu sınırlıyor.

Quantinuum’un açıklamasına göre Helios, iki kübitli işlemlerde yüzde 99,921 ve tek kübitli işlemlerde yüzde 99,9975 doğruluk oranına ulaştı. Bu değer, bugüne kadar kamuya açıklanmış en yüksek doğruluk seviyesi olarak kayıtlara geçti.

Helios’un gerçekleştirdiği hesaplamayı klasik bir süper bilgisayarın yaklaşık 10 septilyon yılda tamamlayabileceği belirtildi.

Helios’un baş mimarı Anthony Ransford, “Aynı hesaplamayı klasik yöntemle yapmak için evrendeki tüm yıldızları enerji kaynağı olarak kullanmanız gerekirdi” dedi.

Quantinuum’un Hesaplamalı Tasarım ve Teori Direktörü David Hayes, Live Science’a verdiği röportajda, “Şu anda bu, gezegendeki en güçlü kuantum bilgisayarı” dedi:

“Bu konuda hiç mütevazı olamayacağım.”

NVIDIA ÇİPLERİ NASIL KULLANILDI?

Helios’un kontrol altyapısı tamamen sıfırdan inşa edildi. Sistem, klasik bir bilgisayarın “beyni” gibi çalışan bir kontrol motoruna sahip. Bu motor, Nvidia GPU çipleri sayesinde hataları gerçek zamanlı olarak tespit edip düzeltmelerini kuantum işlemciye geri iletiyor.

Hayes, “Artık sistem yeterince hızlı düşünüyor; kübitler bozulmadan problemi yeniden planlayıp çözebiliyor” diyor.

Helios’la birlikte Quantinuum mühendisleri, Python tabanlı yeni bir programlama dili de geliştirdi. “Guppy” adlı bu dil, gelecekteki “hata toleranslı” kuantum sistemlerle tam uyumlu olacak şekilde tasarlandı.

SIRADA NE VAR?

Quantinuum, Helios’un yalnızca bir başlangıç olduğunu söylüyor. Şirket, Minnesota’daki tesisinde ikinci bir Helios sistemi kurmayı planlıyor.

Ayrıca 2027’de 192 kübitli “Sol” adlı dördüncü nesil bilgisayarı, 2029’da ise binlerce kubitli “Apollo” sistemini piyasaya sürmeyi hedefliyor. Apollo’nun tam hatadan arındırılmış (fault-tolerant) ilk kuantum bilgisayar olması bekleniyor.

Quantinuum Başkan Yardımcısı Jennifer Strabley, “Helios, daha büyük fiziksel sistemlere yönelik yol haritamızın en önemli kilometre taşlarından biri” dedi.

Quantinuum’un yeni kuantum bilgisayarı, bilim dünyasında “dünyanın en güçlü kuantum bilgisayarı” unvanını alırken, aynı zamanda klasik bilgisayarlarla kuantum sistemlerinin ortak geleceğine dair umutları da güçlendirdi.