İçeriden Özet

- Google Quantum AI'nin yüzey kodu kuantum hesaplamada hataların önemli ölçüde azaltıldığını gösterdi, ancak IBM'in rakip QLDPC kodu çok daha az kübitle benzer sonuçlar vaat ediyor.

- IBM'in QLDPC kodu, kübit ek yükünü en aza indirmek için benzersiz bir bağlantı stratejisinden yararlanarak kuantum endüstrisinde hata düzeltme yöntemlerinin geleceği konusunda tartışmalara yol açıyor.

- Hata düzeltme kodları arasındaki rekabet, kuantum donanım sınırlamaları ile yazılım yenilikleri arasındaki etkileşimi vurgulamakta ve araştırmacılar daha fazla esneklik için ultra-atom kübitler gibi alternatifleri araştırmaktadır.

Google Quantum AI tarafından kuantum hata düzeltmede yüzey kodu yaklaşımı kullanılarak gerçekleştirilen önemli bir ilerleme, savunucularının daha fazla verimlilik ve ölçeklenebilirlik sunduğunu öne sürdüğü rakip bir yöntemle rekabet edebilir. New Scientist'in haberine göre, bu alandaki araştırmacılar hangi yaklaşımın pratik kuantum hesaplamanın geleceğini belirleyeceği konusunda bölünmüş durumda.

Malzeme bilimi, kimya ve lojistik alanlarındaki karmaşık sorunları çözme vaadinde bulunan kuantum bilgisayarlar son derece hassas cihazlardır ve bu nedenle hatalarla boğuşmaktadır. Bu hatalar makinelerin ölçeği büyüdükçe de artıyor ve hata düzeltmeyi pratik kullanım için gerekli hale getiriyor.

Google Quantum AI'daki araştırmacılar kısa bir süre önce kuantum işlemcileri Willow'un, fiziksel kübitleri “mantıksal kübitler” olarak gruplayan matematiksel bir çerçeve olan yüzey kodunu kullanarak bu sorunu hafifletebileceğini gösterdi. Bu gruplama, performansı olumsuz etkilemeden hesaplamaları hatalardan koruyor.

Google Kuantum Yapay Zeka ekibi üyeleri kısa bir süre önce, 3×3 ızgaradan 5×5'e ve ardından 7×7 fiziksel kübit ızgarasına ölçeklendirebildikleri bir çalışmada hataları her seferinde iki kat azalttıklarını bildirdiklerinde manşetlere çıktılar.

Kullandıkları yöntem - yüzey kodu olarak adlandırılır - uzun zamandır kuantum hata düzeltme için baskın strateji olmuştur. Bu yöntem, kübitleri iç içe geçmiş ızgaralar halinde düzenler, veri kübitleri hesaplamalar yapar ve yardımcı kübitler hataları izler. New Scientist'e göre, etkili olsa da, çalışması için önemli sayıda kübit gerektiriyor ve bu da kullanımını sınırlıyor.

IBM'in Rekabetçi Yaklaşımı

2023 yılında IBM, QLDPC (kuantum düşük yoğunluklu eşlik kontrolü) kodu adı verilen rakip bir yöntemi tanıttı. Yüzey kodunun aksine, QLDPC her bir kübiti diğer altı kübite bağlayarak birbirlerinin hatalarını izlemelerini sağlıyor. IBM araştırmacılarına göre, bu yöntem yüzey koduyla aynı hata düzeltme yeteneklerine çok daha az kubitle ulaşabilir. Örneğin, kağıt üzerinde, yüzey kodunun 4.000 kübit gerektirebileceği yerde, QLDPC sadece 288 kübit ile eşdeğer performans sağlayabilir.

Bir kuantum hesaplama girişimi olan Horizon Quantum'dan Joe Fitzsimons, New Scientist'e verdiği demeçte, “QLDPC ile bu düşük kübit ek yükü ile rekabet etmek zor” dedi.

IBM, kuantum çiplerini QLDPC'nin bağlantı taleplerini destekleyecek şekilde uyarladı. Bu bağlantıların eklenmesi mühendislik açısından zorluklar yaratsa da IBM, değişikliklerin çiplerinin güvenilirliğinden ödün vermediğini bildirdi.

IBM araştırmacılarından Oliver Dial, Aralık ayında Q2B konferansında yaptığı bir sunumda kodları belirli donanımların yeteneklerine göre uyarlamanın önemini vurguladı.

Donanım ve Yazılımın Dengelenmesi

Yüzey kodu ile teorik QLDPC arasındaki rekabet, kuantum hesaplamadaki daha geniş bir zorluğu vurgulamaktadır: donanım ve yazılım arasındaki etkileşim. Google ve IBM tarafından kullanılanlar gibi süper iletken kübitler, nasıl bağlanabilecekleri konusunda sınırlıdır, bu da bazı hata düzeltme yöntemlerini diğerlerinden daha pratik hale getirir.

Bununla birlikte, ultra soğuk atomlardan yapılan kübitler gibi alternatif teknolojiler daha fazla esneklik sağlayabilir.

New Scientist'in haberine göre, ABD merkezli bir kuantum girişimi olan QuEra Computing'den Yuval Boger, “Belki bir yerlerde birileri gerçekten harika olan bir tür yüzey kodu üzerinde çalışıyor, ancak şu anda [yüzey koduna] rekabet var” dedi.

QuEra ekibi daha önce en büyük mantıksal kübit gruplarından birini elde etmek için ultra-atom kübitlerle çalışmış ve bunların kullanışlılığını optimize etmek için çeşitli kodları araştırmıştı.

Yüzey Kodunun Durumu

Google'ın ekibi, QLDPC etrafındaki heyecana rağmen, yüzey kodunun güçlü bir rakip olmaya devam ettiğini belirtti. Yirmi yılı aşkın süredir üzerinde çalışılan teorik çerçevesi iyi anlaşılmış durumda. Ayrıca performans ve donanım gereksinimleri arasında bir denge sunarak Google'ın Willow işlemcisinde kullanılan süper iletken kübitler için özellikle uygun hale getiriyor.

“Yüzey kodu, iyi çalışılmış bir teorik çerçeve ile iyi anlaşılmıştır. Performans ve gerekli kübit bağlantısı arasında bir denge sunuyor,” diyor Google Quantum AI'dan Sergio Boixo, New Scientist'te yer alan habere göre.

Bununla birlikte Google da boş durmuyor. Boixo, ekibin yüzey kodunun yanı sıra alternatif hata düzeltme kodlarını da araştırdığını doğruladı.