Skip to content Skip to navigation

Google Araştırmacıları Kuantum Üstünlüğüne Ulaştı

Dr. Mahir E. Ocak
27/11/2019 - 10:31

Kuantum bilgisayarları üzerine araştırmalar yapan bir grup Google araştırmacısı kuantum üstünlüğüne ulaştıklarını -klasik bilgisayarlar tarafından yapılması pratikte imkânsız bir hesabı bir kuantum bilgisayarıyla yaptıklarını- açıkladı.

Yıllardır kuantum bilgisayarları üzerine yapılan araştırmaların ana nedeni, kuantum bilgisayarlarının belirli görevleri klasik bilgisayarlardan daha hızlı yapabilecek kapasitede olmasıdır.

Bugüne kadar çeşitli kuantum bilgisayarları geliştirilmişti ve bu bilgisayarlar bazı hesapları başarı ile gerçekleştirmişti. Ancak hiçbiri aynı hesapları bir klasik bilgisayardan daha hızlı yapamıyor, kuantum üstünlüğünü gerçeğe dönüştürecek bir bilgisayarın geliştirilmesinin ancak onlarca yıl sonra mümkün olacağı düşünülüyordu. Google araştırmacıları ise önce var olan teknolojiyle bir kuantum bilgisayarının bir klasik bilgisayardan daha hızlı çözebileceği bir soru tasarlamış daha sonra da bu soruyu kendi geliştirdikleri bir kuantum bilgisayarıyla çözmüşler. Tüm hesap yaklaşık 200 saniye içinde tamamlanmış. Aynı hesabı bir klasik bilgisayarın yapmasınınsa günümüzün teknolojisiyle en azından on bin yıl süreceği tahmin ediliyor.

Araştırmacılar çözdükleri problemi ilk olarak 2016 yılında öne sürmüşler. Bu problemin zorluğunu anlamak için önce daha basit bir probleme odaklanalım. Bir zar attığınızı düşünün. Muhtemel altı sonuç vardır: 1, 2, 3, 4, 5, 6. Eğer zar hilesizse tüm sonuçlar eşit olasılıkla görülür: Her bir sayının gelme olasılığı 1/6’dır. Peki ya zar hileliyse? Böyle bir durumda her bir sayının gelme olasılığını nasıl hesaplayabiliriz? Hileli bir zar için kuramsal hesaplar yaparak her bir sayının gelme olasılığını hesaplamak mümkün değildir. Dolayısıyla deneye başvurulması gerekir. Zarı yüzlerce, binlerce kez atarsınız ve her bir sonucun kaç kez geldiğini kaydedersiniz. Böylece her bir sayının gelme olasılığını kabaca tahmin etmek mümkün olur. Örneğin hileli zar bin kez atılmış ve 1, 2, 3, 4, 5, 6 sayıları sırasıyla 150, 120, 190, 225, 185, 130 kez gelmişse herhangi bir atış sırasında 1, 2, 3, 4, 5, 6 gelme olasılıkları yaklaşık olarak sırasıyla 150/1000=0,15, 120/1000=0,12, 190/1000=0,19, 225/1000=0,0225, 185/1000=0,185 ve 130/1000=0,13’tür. Bu olasılık değerleri yaklaşıktır çünkü daha çok sayıda deney yapıldığında bulunan sonuçlar az da olsa değişebilir. Tam olarak doğru olasılık değerlerini bulmak için sonsuz sayıda deney yapmak gerekir ancak bu pratikte imkânsızdır.

Araştırmacılar da, tıpkı hileli zar atıldığında gelecek sonuçların olasılıklarının dağılımının çok sayıda deney yapılarak tespit edilmesine benzer biçimde, bir kuantum sistemiyle ilgili olasılık dağılımını bulmak için kendi geliştirdikleri kuantum bilgisayarıyla deneyler yapmışlar.

Sycamore olarak adlandırılan kuantum işlemcisinde 54 kübit var. Başlangıçta bu kübitlerin 53’üne (kübitlerin biri bozuk) rastgele karmaşık işlemler uygulanıyor. Daha sonra da kübitlerin durumu ölçülüyor. Sonuçta her bir kübit ya 0 ya da 1 durumunda bulunduğu için elde edilen sonuçlar 0’lardan ve 1’lerden oluşan 53 rakam uzunluğunda diziler oluyor. Bu ölçümler sonucunda elde edilebilecek farklı sonuçların toplam sayısı 253. Ancak hangi dizilimin hangi olasılıkla görüleceği bilinmiyor. Uygulanan işlemlerin karmaşıklığından dolayı sonuçların olasılık dağılımını hesaplamak da çok zor. Saniyede milyarlarca işlem yapabilen günümüzün en gelişmiş klasik bilgisayarlarıyla bile bu olasılık dağılımı ancak on bin yılda hesaplanabilir. Araştırmacılar bu karmaşık kuantum sistemindeki olasılık dağılımını hesaplamak için deneye yöneliyorlar. Yaklaşık 200 saniye içinde, çipteki kübitler milyonlarca kez işlemden geçiriliyor ve üzerlerinde ölçüm yapılıyor. Böylece olasılık dağılımı deneysel olarak hesaplanıyor.

Yapılan çalışmayla ilgili önemli bir zorluk Sycamore’un yaptığı hesapların doğruluğunu teyit etmek olmuş. Bu amaçla önce daha küçük ölçekte kuantum sistemleri üzerinde benzer hesaplar yapılmış daha sonra da bu hesaplar klasik bilgisayarlar yardımıyla doğrulanmış.

Google - Çok düşük sıcaklarda çalışabilen Sycamore, bu özel soğutucunun içinde tutuluyor.

Kuantum bilgisayarı kullanılarak çözülen sorunun pratik amaçlar için yararlı olması beklenmiyor. Ancak yapılan çalışma bir kuantum bilgisayarının belirli  problemleri klasik bilgisayarlardan daha hızlı çözebilmesinin gerçekten de mümkün olduğunu göstermesi bakımından önemli bulunuyor. Günlük hayatımızda yararlı olabilecek problemleri çözebilecek kuantum bilgisayarlarının geliştirilmesi içinse uzun yıllar beklememiz gerekiyor.

Santa Barbara’daki Kaliforniya Üniversitesinden Prof. Dr. John Martinis önderliğinde yapılan çalışmayla ilgili detaylı bilgiye Nature’da yayımlanan makaleden ulaşabilirsiniz.

İlgili İçerikler

Bilgisayar ve İnternet

Gençlerin ve çocukların öğrenmesini kolaylaştıracak sanal gerçeklik uygulamaları ve bilgisayar oyunları geliştirilmesine yönelik çalışmalar yapan Hacettepe Üniversitesi Bilgisayar ve Öğretim Teknolojileri Eğitimi Bölümü Öğretim Üyesi Prof. Dr. Hakan Tüzün ile söyleşi gerçekleştirdik.

Bilgisayar ve İnternet

TÜBİTAK Üniversite Öğrencileri Araştırma Projeleri Destekleme Programı başvuruları başladı. Başvurular 31 Ekim’e kadar devam ediyor. Proje desteği almaya hak kazanan başvurulara ait sonuçların ise önümüzdeki şubat ayında açıklanması planlanıyor.

Bilgisayar ve İnternet

Son zamanlarda özellikle robot teknolojileri alanında sıkça yararlanılan yapay zekâyla ilgili araştırmalar yapan Orta Doğu Teknik Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi Dr. Şeyda Ertekin ile yapay zekâ üzerine bir söyleşi gerçekleştirdik.

Bilgisayar ve İnternet

Günlük hayattan aşina olduğumuz bilgisayarlar bir insanın yıllarca uğraşsa bile bitiremeyeceği işleri saniyeler içerisinde gerçekleştirebiliyor. Ancak çalışma ilkeleri klasik fizikle açıklanan bu bilgisayarların kapasiteleri sınırlı. Gelecekte belirli işlemleri klasik bilgisayarlardan çok daha hızlı yapabilen kuantum bilgisayarların geliştirilebileceği düşünülüyor

Bilgisayar ve İnternet

4. CodeFest programlama yarışması 23-24 Şubat 2019 tarihlerinde Üsküdar Amerikan Lisesi’nde gerçekleştirilecek.

Bilgisayar ve İnternet

Sinemada görsel efekt tasarımının sınırları her gün genişliyor. Bizi şaşırtan görüntüleri teknolojik gelişmelerin yaratıcı beyinlere sunduğu olanaklar sayesinde izleyebiliyoruz.

Bilgisayar ve İnternet

TÜBİTAK BİLGEM Ulusal Elektronik ve Kriptoloji Araştırma Enstitüsü tarafından lise ve üniversite öğrencilerine yönelik düzenlenen kriptoloji yaz okulları başvuruları 6 Ağustos’a kadar devam ediyor.

Bilgisayar ve İnternet

Özellikle gençlerin yakından takip ettiği, çevrimiçi bir ortam olarak tanımlanan sosyal medya adeta dijital dünyamız haline geldi. Gençler gün boyu -hatta geceleri- sosyal medya aracılığı ile sosyal ilişkiler kuruyor, bilgi ediniyor ve çeşitli konularda paylaşımlarda bulunuyor. Peki, sosyal medyayı bu kadar yoğun kullanmanın, sağladığı çeşitli faydaların yanı sıra, olumsuz etkileri de olabilir mi?

Bilgisayar ve İnternet

Bir grup araştırmacı, yakın zamanlarda Science Advances’ta yayımladıkları bir makalede yapay zekâ yardımıyla çok hızlı bir biçimde yeni metalik camlar tasarlamayı ve üretmeyi başardıklarını açıkladı.

Bilgisayar ve İnternet

Çocuklar nesneleri evirip çevirerek, tutup bırakarak ya da itip çekerek oyunlar oynar. Bu, küçük yaşlardan itibaren fiziksel dünyayı keşfetmelerinin bir yoludur. İşte şimdi Google’a ait DeepMind’dan ve California Üniversitesi’nden araştırmacılar tarafından eğitilen bir yapay zekâ uygulaması bu tür bir oyun davranışının ilk aşamalarını sergiliyor.