IBM kuantum bilişim ile inovasyonu hızlandıracak

IBM'deki bilim insanları, kullanıcıların herhangi bir mobil aygıt ya da masaüstünde IBM Bulut aracılığıyla sağlanan ve türünün ilk örneği olan bir kuantum bilişim platformuyla erişebilecekleri bir kuantum işlemcisi oluşturdu. IBM, kuantum bilişimin geleceğin bilişimini şekillendireceğini ve bugünkü süper bilgisayarlarda çözülmesi imkânsız olan bazı sorunları çözebilecek potansiyele sahip olduğunu düşünüyor. 

Bulutla etkinleştirilen kuantum bilişim platformu IBM Quantum Experience, kullanıcıların IBM'in kuantum işlemcisinde deneyler yapmasını ve algoritmalar çalıştırmasını, ayrı ayrı kuantum parçalarıyla (qubit; kübit) çalışmasını, kuantum bilişimle nelerin mümkün olabileceğiyle ilgili eğitici malzemeler ve simülasyonları keşfetmesini sağlayacak. 

Beş süper iletken özellikli kübitten oluşan kuantum işlemci, New York'taki IBM T.J. Watson Research Center'da bulunuyor. Beş parçadan oluşan bu işlemci, daha büyük kuantum sistemlerine ölçeklenebilen, IBM'in kuantum mimarisindeki en son gelişmeyi temsil ediyor. Ayrıca, evrensel kuantum bilgisayar oluşturmaya yönelik atılacak adımların da ilki olma özelliğini taşıyor. 

Evrensel kuantum bilgisayar, herhangi bir bilişim işlemini gerçekleştirmek üzere programlanabilir bir bilgisayar olma özelliğinin yanı sıra bilim ve iş amaçlı birçok önemli uygulama için klasik bilgisayarlardan çok daha hızlı olacak. 

Hali hazırda kullanımda olmayan kuantum bilgisayarı ile ilgili olarak IBM, önümüzdeki 10 yıl içerisinde 50-100 kübitten oluşan orta ölçekli kuantum işlemcilerinin yapılabileceğini öngörüyor. Yalnızca 50 kübitlik bir kuantum bilgisayarın hızına günümüzdeki en iyi 500 süper bilgisayarın yaklaşamayacağı göz önünde bulundurulunca, teknolojinin olağanüstü potansiyeli ortaya çıkıyor. Kuantum bilgisayarla ilgilenen bilim insanları ve teorisyenlerin oluşturduğu topluluk, bu güçten yararlanmaya çalışıyor ve optimizasyon ve kimya alanındaki uygulamalar kuantum alanındaki hızlı gelişimin ilk görüldüğü alanlar olarak ön plana çıkıyor. 

IBM Research Kıdemli Başkan Yardımcısı ve Direktörü Arvind Krishna bu konuyla ilgili olarak şunları söylüyor: “Kuantum bilgisayarlar hem görünümleri hem de içerikleri itibariyle günümüz bilgisayarlarından çok farklı, ancak daha da önemlisi işlevleri... İçinde bulunduğumuz zaman kuantum bulut bilişimin doğuşunu temsil ediyor. IBM'in deneysel kuantum sistemlerine uygulamalı erişim sağlayarak IBM Quantum Experience, araştırmacılar ve bilim topluluğu için kuantum alanındaki inovasyonların hızlandırılmasını kolaylaştıracak ve bu teknoloji için yeni uygulamaların keşfedilmesine yardımcı olacak.” 

Moore Yasası’nın enerjisinin tükenmesiyle birlikte kuantum bilişim, sektörler genelinde yeni bir inovasyon çağını başlatabilecek teknolojilerin arasında olacak. Bilişim alanındaki bu ilerleme, yeni farmasötik ilaçların keşfedilmesini sağlayacak ve bulut bilişim sistemlerini bütünüyle koruyabilecek. Diğer yandan gelecekte daha güçlü Watson teknolojileri gibi yapay zekânın yeni yüzlerini ortaya çıkarabilecek, sektörlerde dönüşüm yaratacak yeni malzeme bilimini geliştirecek ve büyük hacimlerdeki büyük veride arama yapabilecek. 

Kuantum bilgileri çok hassastır ve ısı ve elektromanyetik radyasyondan doğabilecek arızalara karşı korunması gerekir. Kuantum işlemcisinde operasyonların ölçülmesi için kriyojenik seyreltme soğutucusuna sinyaller gönderilir ve buradan sinyaller alınır. 

IBM ekibi, IBM Quantum Experience kullanıcılarına bu 5 kübitlik işlemcide benzersiz ve yüksek kaliteli performans sağlamak için hem aygıt düzeyinde hem elektronik denetimlerde mühendislik bakımından çok sayıda güçlü geliştirmeler yapmıştır. 

IBM Reserach’ün yazılım alanındaki uzmanlığıyla birlikte bu ekip, bulut sayesinde kullanıcıların kolaylıkla kuantum donanımlarına bağlanmasını sağlayan IBM Bulut platformunda dinamik bir kullanıcı arabirimi oluşturmuştur. Ekip, kuantum bilişim kapsamının halka tanıtılmasını, kuantum dünyasını ve işleyişini benimseyen yeni bir kullanıcı topluluğunun başlangıcı olarak görüyor. 

Gelecekte kullanıcılar, IBM Quantum Experience'taki toplulukta sonuçları paylaşma ve inceleme fırsatına sahip olacak ve IBM'deki bilim insanları, yeni gelişmelerle ilgili daha fazla araştırma ve öngörü sunabilecek şekilde doğrudan katılım sağlayabilecek. IBM, kullanıcıların deneylerini geliştirebilmeleri ve teknoloji için yeni uygulamalar ortaya çıkarılmasına yardımcı olmaları için zaman içinde IBM Quantum Experience'a farklı işlemci düzenlemeleri ve daha çok kübit eklemeyi planlıyor. 

Yeni bir düşünme yöntemi olarak kuantum bilişim

Klasik fiziğin deneyimlerimizi ve sezgilerimizi, son olarak da bilgileri işleyiş biçimimizi tanımladığı bir dünyada yaşıyoruz. Ancak atom düzeyinde doğayı, kuantum mekaniği olarak bildiğimiz farklı kurallar yönetir. Kuantum mekaniğin rolü olan ve doğada bulunan sorunların çözüme ulaşması için (örneğin, moleküllerin davranışının anlaşılması) günümüzdeki klasik bilgisayarlar yetersiz kalmaktadır. 

Bunun üstesinden gelmek için Richard Feynman 1981 yılında, kuantum mekaniği kurallarına göre bilgisayarlar üretmeyi önerdi. 30 yılı aşkın bir süre sonra IBM bunun gerçek olmasına yardımcı oluyor. 

Kuantum bilişim, bugünün bilgisayarlarından önemli ölçüde farklı çalışıyor. Klasik bilgisayar, her bitin sıfır ya da 1'i temsil ettiği, bitleri kullanarak bilgileri işler. Öte yandan bir kübit, 1, 0 ya da aynı anda her ikisini de temsil edebilir. Buna da "superposition" (üstdüşüm) adı verilir. Diğer kuantum etkilerinin yanı sıra bu özellik, kuantum bilgisayarlarının bazı hesaplamaları normal bilgisayarlara göre çok daha hızlı bir biçimde yapabilmesini sağlar. 

Akademi ve sektörel çevrede yapılan kuantum bilişim araştırmalarının birçoğu, evrensel bir kuantum bilgisayarı oluşturulmasına odaklıdır. Karşılaşılan önemli engellerden bazıları yüksek kaliteli kübitler oluşturulması ve bunların ölçeklenebilir bir biçimde bir araya getirilmesidir; böylece, karmaşık hesaplamalar denetlenebilir bir biçimde gerçekleştirilebilir. 

IBM, standart silikon fabrikasyon teknikleriyle tasarlanabilen ve üretilebilen, silikon bir çipte süper iletken metallerle yapılan süper iletken kübitleri kullanıyor. Geçen yıl IBM'deki bilim insanları, kafesli düzende ve kuantum devre tasarımları daha büyük boyutlara ulaşabilen tek fiziksel mimari olan süper iletken kübitleri bir araya getirerek kuantum hatalarını saptamak amacıyla çığır açan başarılara imza attı. 

IBM'deki bilim insanları kafesli mimaride beş kübiti bir araya getirerek daha ileri düzeyde bir gelişme kaydetti, bu da birçok kuantum hatası düzeltme iletişim kuralının temeli olan parite ölçümü olarak bilinen temel işlemi gösterir. Evrensel kuantum bilişime doğru giden bu yol, kuantum hatalarının düzeltilmesi başarısına bağlıdır ve IBM ekibi, bu zorlu yolda başka bir önemli adım daha atmıştır. 

Kuantum bilişimde yeni sınırlar

Son yıllarda kuantum bilişim alanında büyük bir ilerleme olmuştur. IBM Quantum Experience erişimi kullanıcılara sunularak işletmelerin ve kuruluşların teknolojilerin potansiyelini anlamaları sağlanmıştır. Üniversiteler için bu, kuantum bilişim ve ilgili konularda eğitim programlarının artırılması, öğrenciler için de gelecek vadeden yeni kariyer yollarının farkına varmaları anlamına gelir. 

IBM Research Bilim ve Çözümler Başkan Yardımcısı Dario Gil bu konuyla ilgili olarak şunları söylüyor: “İlk evrensel kuantum bilgisayarın üretilmesine giden yolda adım atmak güzel bir deneyim ancak bu, dünyayla ilgili algımızı değiştirmemizi gerektiriyor.

Gelecekte uygulamaların tasarlanmasında ve geliştirilmesinde ilk kuantum bilişim prototiplerine erişim çok önemli olacak. Gerçek bir kuantum bilgisayarının sizin için ne yapabileceğini ve işleyişini anlamak istiyorsanız doğru yerdesiniz. Başka bir yerde bunu deneyimlemeniz mümkün değil.” 

IBM’in kuantum bilişim platformu, yeni kurulan IBM Research Frontiers Institute içindeki önemli bir girişimdir. Bu kurum, dünyayı değiştirecek inovasyonlar yapmak için devrim niteliğindeki bilişim teknolojilerini geliştiren ve paylaşan bir konsorsiyumdur. Çeşitli sektörlerden şirketler, kuantum bilişimin gelecekte kuruluşları ve işleri için ne anlama gelebileceğini keşfetmek için IBM'in araştırma becerisinden ve son teknoloji altyapıdan yararlanabilir. Samsung, JSR ve Honda “Frontiers Institute” kurucu üyelerinden bazılarıdır.