Intel’in kısa bir süre önce sunduğu Tunnel Falls adlı kuantum işlemcisi ile çip üreticisi, henüz çok erken bir aşamada olan heyecan verici kuantum donanımına güveniyor. Intel’in çiplerinin performansıyla ilgili herhangi bir veri yayınlamamış olması, spekülasyona çok yer bırakıyor.
Silikon tabanlı kübitler, kuantum noktalarını kullanır. Klasik olarak, bu tür kuantum noktaları, ikinci bir yarı iletkene gömülü küçük yarı iletken malzeme adalarıdır. Bu küçük damlacıklar bir tür yapay atom oluşturur: İçlerinde hapsolmuş elektronlar, yalnızca yarı iletken adanın boyutu ve malzemesiyle tanımlanan enerji seviyelerini işgal edebilir. Bu şekilde, örneğin, ayarlanabilir dalga boylarına sahip optik yayıcılar üretilebilir (örn. ekranlar için).
Intel kuantum noktaları
Intel kuantum işlemcisinde, küçük FET transistörleri, tek tek elektronların elektrotlar üzerindeki karşılık gelen bir potansiyel tarafından yakalandığı kuantum noktalarını oluşturur. Intel geliştiricileri, kuantum hesaplamaları için elektronların dönüşünü kullanır.
Bu alanda araştırma yapan Konstanz Üniversitesi’nden Guido Burkhard, bu yaklaşımın avantajlarını ve dezavantajlarını bir videoda açıklıyor: Spin -elektronun kuantum mekaniksel açısal momentumu gibi bir şey- elektrik alanlarına doğrudan tepki vermediğinden, kübitler gibi nispeten stabil. “Geçit sadakati” veya kuantum işlemlerinin gerçekleştirilebildiği kalite yüzde 99’dan fazladır, kübit ömürleri 250 mikrosaniyeye kadar çıkar ve özel malzemelerde çok daha uzundur. (Bu, en azından hazır süper iletken kübitlerden daha iyi değilse bile rekabet edebilir.)
Bununla birlikte, aynı nedenle (spinler elektrik alanlarına karşı duyarsızdır), tek tek kübitleri manipüle etmek zordur. Fikrin temelde işe yaradığı ilk kez 2018’de IBM’den David Zajac tarafından deneysel olarak gösterildi. Bu çalışma o zamanlar çok dikkat çekmiş olsa da sadece en basit durumu kapsıyor: iki kübit üzerinde aynı anda hareket eden bir CNOT geçidi. Spin yalnızca manyetik alanlara tepki verdiğinden, tek bir elektronun dönüşünü manipüle etmek çok daha zordur.
Ancak, yerel olarak yalnızca bir kübit gerçekten manipüle edilecek şekilde ancak büyük bir çabayla üretilebilirler. Spin kübitlerini elektrik alanlarıyla manipüle etmek için çeşitli dolaylı yöntemler geliştirilmiştir. Intel işlemcide hangi işlemlerin kullanıldığı ve bu nedenle nasıl bir performansa sahip olduğu heyecan verici olacak.
IBM’den Haberler
Bu arada IBM, 127 kübitlik kuantum işlemcisiyle ilk kez pratik olarak ilgili bir sorun üzerinde sözde kuantum üstünlüğünü gösterdi. IBM’e göre “kıyaslama” deneyi, kuantum bilgisayarların “iki yıl içinde yararlı gerçek dünya uygulamalarına” sahip olabileceğini öne sürüyor.
Dört yıl önce Google, inşa ettikleri kuantum bilgisayarın klasik makinelerden daha iyi performans gösterebileceğini ilk kez duyurdu. Ancak bu oldukça yapay bir sorundu. Google araştırmacıları, 53 kübit üzerinde 14 kuantum işlemi dizisini hesapladılar, bu diziyi bir milyon kez tekrarladılar ve sonuçların belirli bir istatistiksel dağılımını elde ettiler. Hesaplamalarına göre, bunu simüle eden klasik bir süper bilgisayarın 10.000 yıla ihtiyacı olacak, IBM araştırmacılarının o zamandan beri şiddetle çeliştiği bir tahmin.
14 Haziran’da Nature’da yayınlanan bir makalede araştırmacılar, 2021’de piyasaya sürülecek olan süper iletken 127 kübit Eagle işlemci üzerindeki bir manyetik model sisteminin manyetizasyonunu nasıl hesaplayabildiklerini gösteriyorlar. Yürüttüğü 2019 dönüm noktasında Google ekibine liderlik eden Santa Barbara’daki California Üniversitesi’nden John Martinis, “diğer daha karmaşık sistemler ve algoritmalar için de işe yarayacağına dair iyimserliğe ilham veriyor” yorumunu yaptı.
Çünkü araştırmacılar, kuantum gürültüsünün neden olduğu hataları en azından en aza indirmek için yeni bir teknik geliştirmişlerdi. Bunu yapmak için Abhinav Kandala ve işbirlikçileri, her bir kübitteki gürültünün kesin ölçümlerini yaptılar ve gürültünün nispeten öngörülebilir kalıplar izlediğini buldular. Bu bilgiyle, araştırmacılar ölçümlerinin neye benzeyeceğini – bu durumda iki boyutlu bir katının tamamen manyetize edilmiş hali – gürültüsüz olarak hesaplayabildiler. Daha sonra Eagle’ın 127 kübitinin tamamını ve 60 adede kadar işlem adımını kullanarak hesaplamalar yapabildiler. Bu, bilinen herhangi bir kuantum bilgisayar deneyinden ve özellikle de en güçlü klasik bilgisayarla simüle edilebilecek olandan daha fazladır.
Google’ın 2019’daki başarısının ardından heyecanın erken bir aşamasında, çok sayıda şirket ve araştırmacı, yararlı hesaplamaların hataya oldukça açık ve nispeten küçük birinci nesil kuantum işlemcilerle de yapılabileceği konusunda spekülasyon yaptı. Bununla birlikte, birkaç münferit vaka dışında, bu umutların erken olduğu kanıtlandı. Araştırmacılar artık kuantum hatalarını düzeltmek için yöntemler geliştirme ihtiyacı konusunda büyük ölçüde hemfikir. Ancak bu, çok sayıda fiziksel kübitin “mantıksal kübitler” halinde birleştirilmesini gerektirir.
Bununla birlikte, şimdi gösterilen gürültü bastırma yöntemi, en büyük klasik süper bilgisayarlarda bile imkansız olan kuantum hata düzeltmesi olmadan daha fazla hesaplamaya izin verebilir. IBM, yol haritasına göre bu yıl 1.121 kübitlik Condor kuantum çipini de sunmak istiyor. Bununla birlikte, makaleye eşlik eden bir yorumda Nature oldukça şüpheci: Yeni yaklaşımla bile, yakın gelecekte kuantum bilgisayarların ilgili endüstriyel uygulamaları beklenmiyor, ancak büyük olasılıkla “hataya dayanıklı kuantum gelişimini” daha da hızlandıracaktır. bilgisayarlar”. bilgisayar”.
(bsc)
Haberin Sonu
Silikon tabanlı kübitler, kuantum noktalarını kullanır. Klasik olarak, bu tür kuantum noktaları, ikinci bir yarı iletkene gömülü küçük yarı iletken malzeme adalarıdır. Bu küçük damlacıklar bir tür yapay atom oluşturur: İçlerinde hapsolmuş elektronlar, yalnızca yarı iletken adanın boyutu ve malzemesiyle tanımlanan enerji seviyelerini işgal edebilir. Bu şekilde, örneğin, ayarlanabilir dalga boylarına sahip optik yayıcılar üretilebilir (örn. ekranlar için).
Intel kuantum noktaları
Intel kuantum işlemcisinde, küçük FET transistörleri, tek tek elektronların elektrotlar üzerindeki karşılık gelen bir potansiyel tarafından yakalandığı kuantum noktalarını oluşturur. Intel geliştiricileri, kuantum hesaplamaları için elektronların dönüşünü kullanır.
Bu alanda araştırma yapan Konstanz Üniversitesi’nden Guido Burkhard, bu yaklaşımın avantajlarını ve dezavantajlarını bir videoda açıklıyor: Spin -elektronun kuantum mekaniksel açısal momentumu gibi bir şey- elektrik alanlarına doğrudan tepki vermediğinden, kübitler gibi nispeten stabil. “Geçit sadakati” veya kuantum işlemlerinin gerçekleştirilebildiği kalite yüzde 99’dan fazladır, kübit ömürleri 250 mikrosaniyeye kadar çıkar ve özel malzemelerde çok daha uzundur. (Bu, en azından hazır süper iletken kübitlerden daha iyi değilse bile rekabet edebilir.)
Bununla birlikte, aynı nedenle (spinler elektrik alanlarına karşı duyarsızdır), tek tek kübitleri manipüle etmek zordur. Fikrin temelde işe yaradığı ilk kez 2018’de IBM’den David Zajac tarafından deneysel olarak gösterildi. Bu çalışma o zamanlar çok dikkat çekmiş olsa da sadece en basit durumu kapsıyor: iki kübit üzerinde aynı anda hareket eden bir CNOT geçidi. Spin yalnızca manyetik alanlara tepki verdiğinden, tek bir elektronun dönüşünü manipüle etmek çok daha zordur.
Ancak, yerel olarak yalnızca bir kübit gerçekten manipüle edilecek şekilde ancak büyük bir çabayla üretilebilirler. Spin kübitlerini elektrik alanlarıyla manipüle etmek için çeşitli dolaylı yöntemler geliştirilmiştir. Intel işlemcide hangi işlemlerin kullanıldığı ve bu nedenle nasıl bir performansa sahip olduğu heyecan verici olacak.
IBM’den Haberler
Bu arada IBM, 127 kübitlik kuantum işlemcisiyle ilk kez pratik olarak ilgili bir sorun üzerinde sözde kuantum üstünlüğünü gösterdi. IBM’e göre “kıyaslama” deneyi, kuantum bilgisayarların “iki yıl içinde yararlı gerçek dünya uygulamalarına” sahip olabileceğini öne sürüyor.
Dört yıl önce Google, inşa ettikleri kuantum bilgisayarın klasik makinelerden daha iyi performans gösterebileceğini ilk kez duyurdu. Ancak bu oldukça yapay bir sorundu. Google araştırmacıları, 53 kübit üzerinde 14 kuantum işlemi dizisini hesapladılar, bu diziyi bir milyon kez tekrarladılar ve sonuçların belirli bir istatistiksel dağılımını elde ettiler. Hesaplamalarına göre, bunu simüle eden klasik bir süper bilgisayarın 10.000 yıla ihtiyacı olacak, IBM araştırmacılarının o zamandan beri şiddetle çeliştiği bir tahmin.
14 Haziran’da Nature’da yayınlanan bir makalede araştırmacılar, 2021’de piyasaya sürülecek olan süper iletken 127 kübit Eagle işlemci üzerindeki bir manyetik model sisteminin manyetizasyonunu nasıl hesaplayabildiklerini gösteriyorlar. Yürüttüğü 2019 dönüm noktasında Google ekibine liderlik eden Santa Barbara’daki California Üniversitesi’nden John Martinis, “diğer daha karmaşık sistemler ve algoritmalar için de işe yarayacağına dair iyimserliğe ilham veriyor” yorumunu yaptı.
Çünkü araştırmacılar, kuantum gürültüsünün neden olduğu hataları en azından en aza indirmek için yeni bir teknik geliştirmişlerdi. Bunu yapmak için Abhinav Kandala ve işbirlikçileri, her bir kübitteki gürültünün kesin ölçümlerini yaptılar ve gürültünün nispeten öngörülebilir kalıplar izlediğini buldular. Bu bilgiyle, araştırmacılar ölçümlerinin neye benzeyeceğini – bu durumda iki boyutlu bir katının tamamen manyetize edilmiş hali – gürültüsüz olarak hesaplayabildiler. Daha sonra Eagle’ın 127 kübitinin tamamını ve 60 adede kadar işlem adımını kullanarak hesaplamalar yapabildiler. Bu, bilinen herhangi bir kuantum bilgisayar deneyinden ve özellikle de en güçlü klasik bilgisayarla simüle edilebilecek olandan daha fazladır.
Google’ın 2019’daki başarısının ardından heyecanın erken bir aşamasında, çok sayıda şirket ve araştırmacı, yararlı hesaplamaların hataya oldukça açık ve nispeten küçük birinci nesil kuantum işlemcilerle de yapılabileceği konusunda spekülasyon yaptı. Bununla birlikte, birkaç münferit vaka dışında, bu umutların erken olduğu kanıtlandı. Araştırmacılar artık kuantum hatalarını düzeltmek için yöntemler geliştirme ihtiyacı konusunda büyük ölçüde hemfikir. Ancak bu, çok sayıda fiziksel kübitin “mantıksal kübitler” halinde birleştirilmesini gerektirir.
Bununla birlikte, şimdi gösterilen gürültü bastırma yöntemi, en büyük klasik süper bilgisayarlarda bile imkansız olan kuantum hata düzeltmesi olmadan daha fazla hesaplamaya izin verebilir. IBM, yol haritasına göre bu yıl 1.121 kübitlik Condor kuantum çipini de sunmak istiyor. Bununla birlikte, makaleye eşlik eden bir yorumda Nature oldukça şüpheci: Yeni yaklaşımla bile, yakın gelecekte kuantum bilgisayarların ilgili endüstriyel uygulamaları beklenmiyor, ancak büyük olasılıkla “hataya dayanıklı kuantum gelişimini” daha da hızlandıracaktır. bilgisayarlar”. bilgisayar”.
(bsc)
Haberin Sonu