Çin’in Kuantum Üstünlük Deneyi Üzerine
Geçtiğimiz günlerde Çin’de kuantumun babası olarak bilinen Jian-Wei Pan’ın da parçası olduğu bir ekip ‘fotonlarla kuantum bilgisayımsal avantaj’ başlıklı bir makale yayınladılar. Aslında makale geçen sene üzerine yazdığımız Google’ın süperiletkenlerle başardığına benzer bir avantajın, başka bir problem için fotonik sistemlerle gösterimiydi. Yukarıda resmini gördüğünüz sistem de öylesine bir görsel değil, gerçekten deneyin yapıldığı optik masadan bir fotoğraf. Teknik şeması ise aşağıdaki gibi.
Çin’deki bu çalışmanın teknik yönleriyle ilgilenenler için makalenin kendisi ya da araştırmanın hem proje hem de teknik ayağını yürüten Chao-Yang Lu’nun Twitter’da gelen sorulara verdiği yanıtlar faydalı bilgiler içeriyor. İşin bilgisayım yönüyle ilgili de PennyLane’in hazırladığı güzel bir ‘tutorial’ var, buradan göz atmanız tavsiye edilir.
Ayrıca 2011'de bu deneyi ilk olarak öneren isimlerden Scott Aaronson’ın (alanda) ünlü blogunda yazdığı girdi de oldukça keyifli ve açıklayıcı. Yazarların kendisine makalenin hakemliğini yaparken Çin’den nasıl maske gönderdiğinden, “bu sistemin 40–50 foton için klasik simülasyonları yapılamaz mı” revizyonuna yanıt olarak yazarların birkaç haftada 400.000$’lık hesaplama zamanı kullanıp 40'ın üstü bizi aştı diye yanıt vermeleri gibi keyifli doneler de içeriyor. Hatta bu sayede Çin’de süperbilgisayar soğutma sistemlerinde kullanılan suyun evleri ısıtmak için kullanıldığını da eğlenceli bir şekilde öğrenmiş olduk!
Bu arada belirtmek gerekir ki Google’ın deneyiyle karşılaştırma yapabilmek için tüm (Batı) haber mecralarında ‘kuantum üstünlük’ kavramı kullanılsa da makalede yazarlar özellikle kuantum bilgisayımsal avantaj kavramını kullanmayı tercih ettiklerini yazıyorlar.
Peki bundan bize ne?
Açıkçası Çin’deki ekibin kullandığı GBS(Gaussian Boson Sampling) yöntemi ve gösterdikleri sonucun pratik bir faydası olup olamayacağını henüz bilmiyoruz. Genel kanı, en azından yakın dönemde, herhangi bir pratik faydası bulunmadığı üzerine (aynı Google’ın deneyi gibi). Literatürdeyse GBS’nin kullanılabileceği alanlar üzerine bazı çalışmalar yer alıyor (molecular docking, finding dense subgraphs). Ancak bunların dışında bu gelişme bazı başka şeylere de işaret ediyor.
Yukarıdaki görsel Delft Circuits tarafından arXiv’daki kuantum bilgisayım makalelerini inceleyip, akademik olarak dünyada hangi fiziksel sistem üzerine kaç ekibin çalıştığını gösterebilmek üzerine yapılmış bir haritalama çalışması. Her ne kadar IBM ve Google gibi devler süperiletken kübitler üzerinden çalışmalarını sürdürüyor olsalar da geleceğin kuantum bilgisayarlarının hangi fiziksel sistemlerden oluşacakları meselesi hala tartışmaya açık.
Amerika’da fotonik sistemleri kullanarak kuantum bilgisayım yapmak için 2016'da kurulmuş olan PsiQuantum firması bu yıl aldığı 150 milyon dolarlık yatırımla şu an çeyrek milyar dolara yaklaşan bir yatırım toplamış durumda. Yine 2016 yılında aynı amaçla Kanada’da kurulmuş olan Xanadu da geçtiğimiz sene 30 milyon doların üstünde bir yatırım toplamıştı. Çin’deki çalışmalar ise 2018 yılında geliştirdikleri yeni bir fotonik devre modeli sayesinde gündeme gelmişti (video1, video2).
Dolayısıyla tüm bunlar aslında fotonik kuantum bilgisayımın da ciddi bir ihtimal olarak yavaş yavaş hem Kuzey Amerika’da hem de Çin’de üzerine kafa yorulan bir alan olduğunu gösterir nitelikte gelişmeler.
Sonuç yerine
Çin’de yapılan bu kuantum bilgisayımsal avantaj deneyi bize gösteriyor ki ‘kuantum üstünlük’ süperiletken kübitlere özgü değil, farklı fiziksel sistemler kullanılarak gerçekleştirilen bilgisayım işlemlerinde de klasik süperbilgisayarların çok uzun sürelerde çözemeyecekleri problemleri kuantum bilgisayarlar kısa sürelerde çözebiliyorlar. Elbette yine unutmamak lazım ki, bu problemler özel olarak sırf klasik bilgisayarlar çözemesin diye elle seçilmiş problemler. Dolayısıyla akademik olarak önemli birer adım olsalar da, ticari açıdan anlamlı veya ilgi çekici hale gelmeleri için hala uzun yıllar var. Bu da bizi yine IonQ’nun kurucusu Chris Monroe’nun da geçen sene dile getirdiği kuantum bilgisayımın bir depar yarışı değil bir maraton olduğu meselesini vurgulamaya getiriyor.
QTurkey’in etkinliklerinden ve kuantum teknolojileri alanındaki gelişmelerden haberdar olmak için aramıza katılabilirsiniz: Üye Olmak İçin Tıklayınız
