13 saat önce
25 
IBM, kuantum bilgisayarların en büyük teknik engellerinden biri olan hata düzeltme sorununa yönelik geliştirdiği yeni bir mimariyi duyurdu. Şirket, bu mimariyle birlikte büyük ölçekli, hataya dayanıklı bir kuantum bilgisayarı 2029 yılında müşterilere sunmayı planlıyor.
IBM kuantum hataları çözdü! 2029’da devrim başlıyor
Starling adını taşıyan bu sistemin temelini, IBM’in kuantum hata düzeltmede yeni bir yaklaşım olarak geliştirdiği qLDPC (quantum low-density parity check) kodları oluşturuyor. Kuantum bilgisayarların yapı taşı olan kübitler, doğaları gereği hatalara oldukça açık. Bu nedenle büyük ölçekli ve güvenilir sistemler inşa edebilmek için hata düzeltme zorunlu.
Geleneksel yüzey kodu yaklaşımı, her bir mantıksal kübit için yaklaşık 1.000 fiziksel kübit gerektiriyor. Ancak IBM, bu yöntemi destekleyecek donanımı üretmenin gerçekçi olmadığını fark ederek 2019’dan itibaren alternatifleri araştırmaya başladı. Geçtiğimiz yıl Nature dergisinde yayımlanan bir makalede qLDPC yaklaşımını tanıtan IBM şimdi bu yöntemi uygulayabilecek yeni bir kuantum mimarisi duyurdu.
Yeni mimarinin ilk adımı, yıl sonuna doğru tanıtılacak Loon işlemcisiyle atılacak. Bu çip, aynı donanım üzerindeki uzak kübitlerin birbiriyle bağlantı kurmasına olanak tanıyan bağlayıcılar içeriyor. Bu tür yerel olmayan etkileşimler yalnızca komşu kübitlerle iletişime izin veren yüzey koduna göre daha verimli bir yapı sunuyor.
Şirketin açıkladığı yol haritasına göre, 2026’da Loon’un ardından Kookaburra adlı bir işlemci gelecek. Bu işlemci, hem mantıksal işlem birimini hem de kuantum belleği bir arada barındıran ilk temel modül olacak.
2027 yılında bu modüllerden ikisinin birleştirilmesiyle Cockatoo isimli sistem oluşturulacak. 2028’e kadar bu modüller kullanılarak Starling sistemi tamamlanacak ve 2029’da bulut tabanlı olarak erişime açılacak.
Starling, 200 mantıksal kübit kapasitesine sahip olacak ve 100 milyon kuantum işlemi gerçekleştirebilecek. Ardından IBM, nihai sistem olarak konumlandırdığı 2.000 mantıksal kübitli Blue Jay projesine geçmeyi planlıyor.
IBM’in kuantum işlemcilerinden sorumlu lideri Matthias Steffen, kaç adet fiziksel kübit gerekeceğinin henüz netleşmediğini ancak 10 mantıksal kübit için birkaç yüz fiziksel kübit düzeyinde bir yapı hedeflediklerini söyledi.
Yeni mimarinin önemli avantajlarından biri, daha az fiziksel kübit gerektirdiği için donanımda kullanılan yardımcı bileşenlerin sayısının da düşmesi. Bu sayede sistemlerin kurulumu ve yönetimi daha az karmaşık hâle geliyor.
Ancak mimariyi destekleyecek altyapı tarafında hâlâ çözülmesi gereken birçok mühendislik sorunu bulunuyor. Steffen, bağlantı birimleri ve sinyal güçlendiriciler gibi unsurların hâlâ geliştirme aşamasında olduğunu belirtti.
Bir diğer temel sorun ise kapı (gate) hata oranlarının düşürülmesi. Yeni mimarinin başarılı şekilde çalışabilmesi için hata oranlarının yaklaşık 10 kat azaltılması gerekiyor. Bunun yolu ise kübitlerin kuantum durumlarını ne kadar süre koruyabildiğini ifade eden “koherens süresi”ni uzatmaktan geçiyor.
IBM’in Heron çiplerinde yapılan son iyileştirmelerle bu sürenin 150 mikro saniyeden 250 mikro saniyeye çıkarıldığı bilgisi paylaşıldı. İzole test ortamlarında ise ortalama koherens süresinin 2 milisaniyeye ulaştığı belirtiliyor.
Gartner Başkan Yardımcısı ve analist Mark Horvath, yeni mimarinin IBM’in önceki kuantum teknolojilerine göre ciddi bir ilerleme sunduğunu söyledi. Artan bağlantı kabiliyeti ve 3 boyutlu üretim süreçlerindeki gelişmelerin, mimariyi daha güçlü hale getirdiğini belirtti.
Horvath’a göre bu mimari sayesinde IBM 200 mantıksal kübit hedefine ulaşırsa, kuantum bilgisayarlar pratik problemleri çözme eşiğine yaklaşacak. Ancak modüler yapının karmaşıklığı ve mühendislik sürecinin zorlukları nedeniyle hedefe ulaşmanın öngörülenden daha uzun sürebileceğini de ekledi.
IBM, Poughkeepsie, New York’ta kuracağı yeni kuantum veri merkeziyle Starling sistemini barındıracak. Bu tesis şirketin uzun vadeli kuantum hesaplama vizyonunun da temel taşlarından biri olacak.
