2012 yılında John Preskill tarafından ortaya atılan kuantum üstünlüğü kavramı, “kuantum bilgisayarlarının klasik bilgisayarların hesaplama kapasitesini aşması, onların yapamayacağı görevleri yerine getirebilmesi” olarak tanımlandı. Üzerinden yedi yıl geçen bu tanımlamanın ardından geçtiğimiz günlerde Google araştırmacıları, kuantum üstünlüğüne ulaştıklarını açıkladılar. 23 Ekim’de bilim dergisi Nature’da bir makale yayınlayan Google araştırmacıları, ‘Sycamore’ isimli kuantum bilgisayarı ile en hızlı süper bilgisayarın 10000 yılda ancak çözebileceği bir problemi 200 saniyede çözebildiklerini açıkladılar. Peki kuantum bilgisayarı Sycamore’un çözdüğü bu problem neydi?

Kuantum üstünlüğü

Aslında, hiçbir şey değildi. Google’un araştırması temel olarak bir benchmark testi yapmayı ve bunu klasik bilgisayarlarla karşılaştırmayı içeriyordu. Ancak Google araştırmacıları, bu sonuçların pratik uygulamaların da önünü açacağını belirtiyor. Böyle bir cihazın birçok değerli uygulama vaat ettiğini söyleyen araştırmacılar, yayınladıkları bir yazıda görüşlerini şöyle belirttiler: ”Örneğin; araba ve uçaklar için hafif piller, daha verimli gübre üretebilen yeni katalizörler (bugün dünyanın karbon emisyonlarının yüzde ikisinden fazlasını üreten bir işlem) ve daha etkili ilaçlar gibi yeni malzemeler tasarlamaya yardımcı olacak kuantum hesaplamaları geliştirebiliriz. Gerekli hesaplama yeteneklerini elde etmek için hala yıllarca sürecek mühendislik ve bilimsel çalışmalara ihtiyaç var. Ancak şimdi açıkça bir yol görüyoruz ve ilerlemek istiyoruz.”

Peki teoride (Google’ın çalışmasıyla artık pratikte) klasik bilgisayarların sahip olabileceğinden çok daha fazla hesaplama gücüne sahip olan kuantum bilgisayarları nasıl çalışır?

Kuantum Bilgisayarları              

Klasik bilgisayarlar bildiğimiz gibi ikili sayı formatında işlem yaparlar, yani 1 veya 0 durumunda veri depolayarak işlev görürler. Bit olarak tanımlanan bu durumlardan 8 tanesi yan yana gelince ise 1 Byte eder. Kuantum bilgisayarlarındaysa bit yerine kuantum bit anlamına gelen qubitler kullanılır. Klasik bilgisayarlarda hesaplama sırasında 1 veya 0 durumu kullanılırken kuantum bilgisayarlar ise verileri 1 ve 0 veya bu iki durumun süperpozisyonu(süperpozisyon hakkında detaylı bilgi için bkz. Schrödinger’in kedisi) şeklinde depo edebilir. Qubit olarak isimlendirilen bu sistem sayesinde klasik bilgisayarlardan çok daha fazla işlem hacmi kazanmış oluruz. 

Kuantum Üstünlüğüne Gelen Tepkiler

Google, kuantum üstünlüğünü ilan etti ancak IBM’den Google’ın araştırma sonuçlarına yönelik bir itiraz da gecikmedi. Kuantum bilgisayarları alanında öncü bir şirket olan IBM kendi blog sitesinde yayınladığı bir yazıyla Google’ın sonuçlarının abartılmış olduğunu ve klasik bir sistemde aynı problemin, 2.5 günde daha yüksek bir doğruluk oranıyla çözülebileceğini açıkladı.

Peki IBM’ın ve birçok bilim insanının itirazı Google’ın sonuçlarını önemsizleştirir mi? Texas Üniversitesinden Profesör S. Aaronson’a göre Google’ın kuantum bilgisayarı ‘Sycamore’ kesinlikle etkileyici bir başarı. Benchmark testinin tamamlanmasındaki süreyi işaret eden Aaronson “2.5 güne karşı 200 saniyelik bir performans, 1200 faktörlük bir kuantum hesaplama hızlanmasıdır” diye belirtiyor blog sitesinde.  Google araştırmacıları ise gelen eleştirilere karşı Sputnik örneğini veriyor: “Sputnik de pek bir şey yapmadı. Tek yaptığı dünyanın çevresinde dönmekti. Oysa ki uzay çağının başlangıcıydı.”

Yararlanılan Kaynaklar:

  1. On “Quantum Supremacy”-IBM
  2. Scientists ‘have achieved quantum supremacy’-Independent