Fotonik Kuantum İşlemcisi, Kuantum Hesaplamada Dönüm Noktasına Ulaştı

Kuantum hesaplamanın en önemli kilometre taşlarından biri aşıldı. Tüm kuantum kapılarında programlanabilen bir işlemciyle bir görevde en güçlü klasik bilgisayarları yendi. Aslında "yenmek" kuantum işlemcisinin başarısının altında kalıyor, kuantum işlemcisi mevcut süper bilgisayarların 9.000 yılını alacak bir görevi 36 mikro saniyede tamamladı.

Kuantum süper pozisyonu olgusu, klasik bilgisayarların bir ve sıfırlarının aynı anda her ikisinin de olmasına izin verir. Teoride, mevcut makinelerin sırayla yapması gereken ve çoğu zaman imkansız derecede uzun süren hesaplamaları kuantum bilgisayarları süper pozisyondan yararlanarak eş zamanlı gerçekleştirmektedir. Kuantum hesaplamanın pratikte uygulanmasının teoride olduğundan daha zor olduğu kanıtlanmıştır, ancak istikrarlı ilerleme kaydedilmiştir.

Tam olarak çalıştırılabilir kuantum bilgisayarlardan hala çok uzaktayız, bu nedenle kuantum avantajı olarak bilinen geçici hedefler oluşturuldu. İşlemciler, iyi tanımlanmış bir görevde en iyi klasik bilgisayarları yenebildiklerinde kuantum avantajı elde edecektir. Nature'daki bir makale, Gauss bozon örneklemesi olarak bilinen bir görevde tam da bunu yaptığını iddia ediyor.

Gauss bozon örneklemesini test etmek için, ışık fotonları, bir dedektörde sayılmak üzere bir ışın ayırıcılar ağına gönderilir. Bilgisayar, sayılan sayıya ve belirli niteliklere dayalı olarak fotonların olasılık dağılımını yeniden oluşturmaya çalışır. Ne kadar çok foton varsa, klasik bilgisayarların dağılımı oluşturmak için gereken hesaplamaları yapması o kadar uzun sürer.

Yeni makalede açıklanan ve Borealis olarak bilinen fotonik işlemci, tekrarlanan denemelerde ortalama 125 foton tespit etmek için kullanıldı, 219'da zirve yaptı ve önceki rekor 113'ü kolayca paramparça etti.

Yapımcıları, Kanadalı şirket Xanadu, Borealis'i "tüm kapılarında tam programlanabilirlik sunan ve kuantum avantajına sahip dünyanın ilk fotonik kuantum bilgisayarı" olarak tanımlıyor. Borealis'e bulut üzerinden de erişilebilir.

Kuantum işlemciler birçok farklı tasarım kullanılarak elde edilmiş olsa da, yaptıkları hesaplamalar ciddi problem çözmekten çok parti hileleri gibi olmuştur. Aynı zamanda işlemcilerin çoğunun hatalarla dolu olması açıkça ele alınması gereken bir sorundur.

Gauss bozon örneklemesi kendi içinde çok önemli değil ancak kuantum bilgisayarların ilerlemesini ölçmenin bir yolunu temsil ediyor. İnsanlara karşı makine zekasını test etmenin bir yolu olarak satranca benzer şekilde, kuantum bilgisayarların klasik bilgisayarları yenebilmesi gereken ilk alanlardan biridir. Bilgisayarların satranç ustalarını yenmesi, makinelerin insanlar üzerinde tam bir entelektüel üstünlüğe sahip olduğu anlamına gelmiyordu, ancak bu yolda bir kilometre taşıydı. Benzer şekilde, kuantum bilgisayarların bir şeyde klasik eşdeğerlerini gölgede bırakması önemli bir belirteç olarak kabul edildi ve Gauss bozon örneklemesi en önemli olasılık olarak kabul edildi.

Borealis, sıkıştırılmış ışığı, gecikme çizgileri gibi davranan optik fiber halkalarından geçirerek ve fotonları yönden ziyade varış zamanına göre sınıflandırarak kuantum avantajı elde etti.

Daha önceden, daha sınırlı kuantum avantajı örnekleri gösterilmişti, ancak yalnızca statik kapı dizileriyle ve klasik bilgisayarlara göre yalnızca küçük avantajlarla. Borealis bunları 50 milyon faktörle yendi. Yapımcıları ayrıca klasik sızdırma saldırılarına karşı önceki kuantum bilgisayarlardan çok daha dayanıklı olduğunu iddia ediyor.

Rio de Janeiro, Niterói'deki Federal Fluminense Üniversitesi'nden Dr. Daniel Brod'un eşlik eden bir başyazıda açıkladığı gibi, bu pratik kuantum hesaplamanın hemen köşede olduğu anlamına gelmez. Brod, kriptografi kırma veya farmasötik araştırmalarda lanse edilen hedeflere ulaşmak için "bu tür görevleri yerine getirebilen bir kuantum bilgisayarı, milyonlarca kontrol edilebilir, sağlam kuantum biti (kübit) gerektirirken, mevcut kuantum işlemcilerinde 100'den az kübit bulunmaktadır." diye belirtti.

Bu içerik IFLSCIENCE’da yayınlanmıştır.