Google’ın “Willow” çipi süperbilgisayarlardan 13 bin kat daha hızlı

Google, bir kez daha büyük bir atılıma imza atarak “ilk doğrulanabilir kuantum üstünlüğü”nü duyurdu. Şirket, Willow adlı kuantum işlemcisiyle “Quantum Echoes” adını verdiği yeni bir algoritmayı tanıttı. Bu algoritmanın, klasik süper bilgisayarlardan tam 13.000 kat daha hızlı çalıştığı ve aynı zamanda tekrarlanabilir, çapraz doğrulanabilir sonuçlar sunduğu bildiriliyor. Bu gelişme, pratik kuantum hesaplamaya yönelik büyük bir adım olarak görülüyor; kimya, biyoloji ve malzeme bilimi gibi alanlarda gelecekteki buluşların önünü açabilir.

Bu deneyde Google, Quantum Echoes algoritmasını moleküler analiz için kullandı. UC Berkeley araştırmacılarıyla iş birliği yapan ekip, algoritmayı 15 atomlu bir molekül ve 28 atomlu bir molekül üzerinde test etti. Kuantum sonuçları, geleneksel Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) yönteminin bulgularıyla örtüşürken, NMR’nin tek başına ortaya çıkaramadığı yeni yapısal ayrıntıları da gösterdi.

Google bu yaklaşımı, daha önce erişilemeyen mesafeleri ve yapısal bilgileri ölçebilen bir “moleküler cetvel” olarak tanımlıyor.

Google’ın araştırma ekibine göre Quantum Echoes, kuantum sistemlerin dinamiklerini benzeri görülmemiş bir hassasiyetle hesaplayabiliyor. Bunu yapmak için algoritma, bir kuantum sisteminde “yankıları dinleme”ye benzeyen bir teknik kullanıyor. Qubit ağının içine dikkatlice hazırlanmış bir sinyal gönderiliyor, ardından bir qubit bozulmaya uğratılıyor ve sistemin evrimi tersine çevrilerek geri dönen yankı tespit ediliyor. Bu yankı, yapıcı girişim yoluyla — yani kuantum dalgalarının birbirini güçlendirmesiyle — büyütüldüğünde, bozulmaların çipin 105 qubit’lik dizilimi boyunca nasıl yayıldığını ortaya çıkarıyor.

Google, bu algoritmayı daha önce yalnızca ham hesaplama karmaşıklığını göstermek için kullanılan Rastgele Devre Örnekleme (Random Circuit Sampling) adlı test üzerine inşa etti. Ancak bu kez “doğrulanabilirlik” özelliğini dahil ederek bir adım öteye geçti. Bu sayede, ekip sonuçları benzer kalitede diğer kuantum bilgisayarlarda yeniden üretebildi — bu da şimdiye kadar hiçbir algoritmanın başaramadığı bir şeydi.

Bu başarı aynı zamanda Google’ın 2024 sonunda tanıttığı yeni nesil kuantum çipi Willow üzerine inşa edildi. Willow, kuantum hesaplamanın en zorlu sorunlarından biri olan hata bastırma konusunda büyük bir sıçrama sağlamıştı. Tasarımı, hem yüksek hızlı işlemleri hem de ultra düşük hata oranlarını mümkün kılıyor; bu da hem karmaşık hem de yüksek hassasiyet gerektiren algoritmaları çalıştırmak için iki temel gereksinimdir.

Willow’un selefi Sycamore, 2019’da “kuantum üstünlüğü”nü elde ettiğinde bu, esasen bir kavram kanıtıydı. Sistem teknik olarak klasik süper bilgisayarları geride bırakmıştı, ancak yalnızca pratik değeri olmayan soyut bir görev üzerinde. Willow ise, gerçek ve pratik kullanım senaryoları için doğrulanabilir kuantum üstünlüğünü hedefliyor.

Kuantum hesaplama uzun süredir şüpheyle karşılanıyordu; çünkü sonuçlarını klasik yöntemlerle doğrulamak neredeyse imkânsızdı. Ancak Google ekibi artık doğrulanabilir bir kuantum avantajı gösterdiğine göre, kuantum bilgisayarların gerçekten tekrarlanabilir ve güvenilir bilim üretebileceği yönündeki son büyük engel de aşılmış görünüyor.