Google, düzeltilmiş kübitlerin büyüdükçe katlanarak daha iyi hale geldiği ilk kuantum işlemcisi Willow'u kısa süre önce tanıttı. Modası geçmiş geleneksel süper bilgisayarlar karşısında tüm hesaplama kayıtlarını paramparça etmeye yetecek kadar…
Kuantum hesaplama araştırmalarının en büyük oyuncularından biri olan Google, kısa süre önce yeni çipini tanıttı. Söğüt. 105 kübitten oluşan bu süper iletken çip, benzeri görülmemiş bir performans sunuyor ve hataları katlanarak azaltma kapasitesine sahip olacak ve kuantum hesaplamanın karşılaştığı en önemli tuzaklardan birini çözebilecek. Hala gidilecek uzun bir yol olsa bile, yeni bir çağın yolunu gerçekten açmaya yetecek kadar.
Qubit ve kuantum hataları: neden bahsediyoruz?
A kübitdaralması”kuantum biti” (veya “kuantum biti”), kuantum bilgisinin temel birimidir. Yalnızca 0 veya 1 değerlerini alabilen klasik bitten farklı olarak kübit, bu iki durumun süperpozisyonunda bulunabilir. Bu benzersiz özellik, kuantum bilgisayarların aynı anda üstel sayıda olasılığı keşfetmesine olanak tanıyarak benzeri görülmemiş hesaplama yeteneklerinin önünü açıyor.
Ne yazık ki kübitler son derece kırılgan sistemlerdir ve çevrelerindeki bozulmalara karşı duyarlıdırlar. Hatalar gibi kuantum hataları bit çevirme (bir kübitin bir durumdan diğerine geçmesi), faz değişimi (bir kübitin iki durumu arasındaki göreceli fazın değiştirilmesi), sızıntı (kubiti kullanılamaz hale getiren kontrol veya ölçüm hataları) veya uyumsuzluk (zaman içinde kuantum bilgisinin kaybı) meydana gelebilir ve kübitlerde depolanan bilgileri değiştirerek güvenilirliği tehlikeye atabilir. hesaplamalar.
Willow: Hata düzeltmede ileriye doğru dev bir adım
Willow'un gerçek gücü tam olarak bir planı uygulama becerisinde yatıyor. kuantum hatası düzeltmesi etkili bir şekilde. Yaklaşık 30 yıldır teorileştirilen kullanılan teknik, fiziksel kübitleri “yüzey kodları” adı verilen ağlar halinde gruplandırarak kuantum bilgisini korumayı amaçlıyor. Her yüzey kodu, daha sağlam bir mantıksal kübit oluşturmak için kare şeklinde bir kübit dizisi kullanır. Teori, yüzey kodu ne kadar büyük olursa mantıksal kubitin o kadar korunacağını ve performansın da o kadar iyi olacağını öngörüyor.
Büyüyen boyutlarda mantıksal kübitler © Google
Ancak ağın boyutunun artması aynı zamanda hata olasılığının da artması anlamına gelir. Willow, artan yüzey kodu boyutuyla üstel hata gidermeyi göstererek bir çığır açmaktadır. Yani ağ boyutu her arttığında kodlanmış hata oranı bölünür. Bu sonuçlar teorik tahminleri doğruluyor ve kuantum hata düzeltmesinin gerçekten mümkün olduğunu kanıtlıyor. Böylece Willow, fiziksel bileşenlerinin sınırlamalarının üstesinden gelebilen, gerçekten ikna edici ilk ölçeklenebilir mantıksal kübit prototipi haline geldi.
Geleneksel süper bilgisayarlarla karşılaştırıldığında olağanüstü performans
Willow'un performansını değerlendirmek için Google, RCS (Rastgele Devre Örneklemeveya “rastgele devre örneklemesi”). Bir kuantum işlemci üzerinde keyfi bir sırayla uygulanan kuantum kapılarından oluşan rastgele kuantum devrelerinin yürütülmesinden oluşur. İşlemci daha sonra devre çıkışındaki kübitlerin ölçümlerine karşılık gelen bir dizi sonuç üretir. Klasik bilgisayarlar için zorluk, bu rastgele devrelerin simüle edilmesinde ve ölçüm sonuçlarının olasılık dağılımının yeniden üretilmesinde yatmaktadır.
Klasik bilgisayarlar için en zor testlerden biri olarak kabul edilen bu test, kuantum bilgisayarların yeteneklerini süper bilgisayarlarınkilerle etkili bir şekilde karşılaştırmayı mümkün kılıyor. Willow'un elde ettiği sonuçlar ise olağanüstü: Çip, beş dakikadan daha kısa bir sürede bir hesaplama gerçekleştirdi. 10 septilyon yıl (yani 1025 yıl, yani 1 ve ardından 24 sıfır) mevcut en güçlü süper bilgisayarlardan birine. Evrenin yaşını çok aşan bu rakam, kuantum hesaplamanın potansiyelini dramatik bir şekilde ortaya koyuyor.
Willow, hem hata düzeltme hem de RCS kıyaslama performansı açısından bugüne kadarki en iyi performansa sahip çip olarak konumlanıyor. zamanları tutarlılıkKübitlerin kuantum durumlarını ne kadar süre koruyabileceğini ölçen bu sensör de önemli ölçüde iyileştirildi ve neredeyse 100 mikrosaniyeye ulaştı. Bu performanslar, kuantum bilişimin, geleneksel makineler ve “ikili” bilişimin erişemediği bilişim yetenekleriyle yeni bir çağa girdiğini doğruluyor.
Bu ilerlemelere rağmen somut kuantum uygulamalarına giden yol hala uzun. Alanın bir sonraki görevi, gerçek dünyadaki uygulamalarla ilgili olarak mevcut kuantum çipleri üzerinde yararlı ilk hesaplamaları göstermektir. Şimdiye kadar deneyler, klasik bilgisayarlara göre sentetik performansı ölçen ancak bilinen hiçbir pratik uygulaması olmayan RCS gibi kıyaslamalara veya bilimsel açıdan ilgi çekici olan ancak geleneksel bilgisayarlarda makul bir sürede ulaşılabilir kalan kuantum sistemlerinin simülasyonlarına odaklandı.
Şimdi amaç bu iki hususu birleştirmektir: Klasik bilgisayarların erişemeyeceği, somut problemler için yararlı olan algoritmalar yaratmak. Google, Willow nesil çiplerin bu hedefe ulaşabileceği konusunda iyimser. Şirket ayrıca açık kaynaklı yazılımlarını ve eğitim kaynaklarını araştırmacıların, mühendislerin ve geliştiricilerin kullanımına sunarak işbirliğini ve yeniliği teşvik ediyor.
Google Kuantum Yapay Zekası
Kuantum hesaplama araştırmalarının en büyük oyuncularından biri olan Google, kısa süre önce yeni çipini tanıttı. Söğüt. 105 kübitten oluşan bu süper iletken çip, benzeri görülmemiş bir performans sunuyor ve hataları katlanarak azaltma kapasitesine sahip olacak ve kuantum hesaplamanın karşılaştığı en önemli tuzaklardan birini çözebilecek. Hala gidilecek uzun bir yol olsa bile, yeni bir çağın yolunu gerçekten açmaya yetecek kadar.
Qubit ve kuantum hataları: neden bahsediyoruz?
A kübitdaralması”kuantum biti” (veya “kuantum biti”), kuantum bilgisinin temel birimidir. Yalnızca 0 veya 1 değerlerini alabilen klasik bitten farklı olarak kübit, bu iki durumun süperpozisyonunda bulunabilir. Bu benzersiz özellik, kuantum bilgisayarların aynı anda üstel sayıda olasılığı keşfetmesine olanak tanıyarak benzeri görülmemiş hesaplama yeteneklerinin önünü açıyor.
Ne yazık ki kübitler son derece kırılgan sistemlerdir ve çevrelerindeki bozulmalara karşı duyarlıdırlar. Hatalar gibi kuantum hataları bit çevirme (bir kübitin bir durumdan diğerine geçmesi), faz değişimi (bir kübitin iki durumu arasındaki göreceli fazın değiştirilmesi), sızıntı (kubiti kullanılamaz hale getiren kontrol veya ölçüm hataları) veya uyumsuzluk (zaman içinde kuantum bilgisinin kaybı) meydana gelebilir ve kübitlerde depolanan bilgileri değiştirerek güvenilirliği tehlikeye atabilir. hesaplamalar.
Willow: Hata düzeltmede ileriye doğru dev bir adım
Willow'un gerçek gücü tam olarak bir planı uygulama becerisinde yatıyor. kuantum hatası düzeltmesi etkili bir şekilde. Yaklaşık 30 yıldır teorileştirilen kullanılan teknik, fiziksel kübitleri “yüzey kodları” adı verilen ağlar halinde gruplandırarak kuantum bilgisini korumayı amaçlıyor. Her yüzey kodu, daha sağlam bir mantıksal kübit oluşturmak için kare şeklinde bir kübit dizisi kullanır. Teori, yüzey kodu ne kadar büyük olursa mantıksal kubitin o kadar korunacağını ve performansın da o kadar iyi olacağını öngörüyor.
Büyüyen boyutlarda mantıksal kübitler © Google
Ancak ağın boyutunun artması aynı zamanda hata olasılığının da artması anlamına gelir. Willow, artan yüzey kodu boyutuyla üstel hata gidermeyi göstererek bir çığır açmaktadır. Yani ağ boyutu her arttığında kodlanmış hata oranı bölünür. Bu sonuçlar teorik tahminleri doğruluyor ve kuantum hata düzeltmesinin gerçekten mümkün olduğunu kanıtlıyor. Böylece Willow, fiziksel bileşenlerinin sınırlamalarının üstesinden gelebilen, gerçekten ikna edici ilk ölçeklenebilir mantıksal kübit prototipi haline geldi.
Geleneksel süper bilgisayarlarla karşılaştırıldığında olağanüstü performans
Willow'un performansını değerlendirmek için Google, RCS (Rastgele Devre Örneklemeveya “rastgele devre örneklemesi”). Bir kuantum işlemci üzerinde keyfi bir sırayla uygulanan kuantum kapılarından oluşan rastgele kuantum devrelerinin yürütülmesinden oluşur. İşlemci daha sonra devre çıkışındaki kübitlerin ölçümlerine karşılık gelen bir dizi sonuç üretir. Klasik bilgisayarlar için zorluk, bu rastgele devrelerin simüle edilmesinde ve ölçüm sonuçlarının olasılık dağılımının yeniden üretilmesinde yatmaktadır.
Klasik bilgisayarlar için en zor testlerden biri olarak kabul edilen bu test, kuantum bilgisayarların yeteneklerini süper bilgisayarlarınkilerle etkili bir şekilde karşılaştırmayı mümkün kılıyor. Willow'un elde ettiği sonuçlar ise olağanüstü: Çip, beş dakikadan daha kısa bir sürede bir hesaplama gerçekleştirdi. 10 septilyon yıl (yani 1025 yıl, yani 1 ve ardından 24 sıfır) mevcut en güçlü süper bilgisayarlardan birine. Evrenin yaşını çok aşan bu rakam, kuantum hesaplamanın potansiyelini dramatik bir şekilde ortaya koyuyor.
Willow, hem hata düzeltme hem de RCS kıyaslama performansı açısından bugüne kadarki en iyi performansa sahip çip olarak konumlanıyor. zamanları tutarlılıkKübitlerin kuantum durumlarını ne kadar süre koruyabileceğini ölçen bu sensör de önemli ölçüde iyileştirildi ve neredeyse 100 mikrosaniyeye ulaştı. Bu performanslar, kuantum bilişimin, geleneksel makineler ve “ikili” bilişimin erişemediği bilişim yetenekleriyle yeni bir çağa girdiğini doğruluyor.
Kuantum hesaplamanın somut uygulamalarına doğru mu?
Bu ilerlemelere rağmen somut kuantum uygulamalarına giden yol hala uzun. Alanın bir sonraki görevi, gerçek dünyadaki uygulamalarla ilgili olarak mevcut kuantum çipleri üzerinde yararlı ilk hesaplamaları göstermektir. Şimdiye kadar deneyler, klasik bilgisayarlara göre sentetik performansı ölçen ancak bilinen hiçbir pratik uygulaması olmayan RCS gibi kıyaslamalara veya bilimsel açıdan ilgi çekici olan ancak geleneksel bilgisayarlarda makul bir sürede ulaşılabilir kalan kuantum sistemlerinin simülasyonlarına odaklandı.
Şimdi amaç bu iki hususu birleştirmektir: Klasik bilgisayarların erişemeyeceği, somut problemler için yararlı olan algoritmalar yaratmak. Google, Willow nesil çiplerin bu hedefe ulaşabileceği konusunda iyimser. Şirket ayrıca açık kaynaklı yazılımlarını ve eğitim kaynaklarını araştırmacıların, mühendislerin ve geliştiricilerin kullanımına sunarak işbirliğini ve yeniliği teşvik ediyor.
Kaynak :01net'ten hiçbir haberi kaçırmamak için bizi Google Haberler ve WhatsApp'tan takip edin.
Google Kuantum Yapay Zekası