Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden (USTC) bir araştırma ekibi, 105 kübit ve 182 bağlayıcıya sahip süper iletken kuantum bilgisayar prototipi Zuchongzhi-3’ü geliştirdi. Kuantum hesaplama alanında önemli bir atılım olarak değerlendirilen bu prototip, rastgele kuantum devre örneklemesi görevinde dünya genelinde dikkat çekici bir performans sergiledi.
Zuchongzhi-3, mevcut en güçlü süper bilgisayardan 10¹⁵ kat daha hızlı çalışırken, Google’ın en güncel kuantum hesaplama sonuçlarına kıyasla da bir milyon kat daha yüksek hızda işlem yapabiliyor. Bu başarı, 2021’de geliştirilen Zuchongzhi-2’nin ardından Çin’in kuantum hesaplama kapasitesini çok daha ileriye taşıyan kritik bir dönüm noktası olarak değerlendiriliyor.
KUANTUM ÜSTÜNLÜĞÜNDE KİLİT ADIM
Kuantum üstünlüğü, kuantum bilgisayarların klasik bilgisayarların hesaplama kapasitesini aştığı nokta olarak tanımlanıyor. 2019’da Google’ın 53 kübitlik Sycamore işlemcisi, rastgele devre örnekleme görevini 200 saniyede tamamlamış ve o dönemde bu hesaplamanın klasik süper bilgisayarlarla simülasyonunun yaklaşık 10 bin yıl alacağı öngörülmüştü. Ancak, 2023 yılında USTC araştırmacıları, aynı görevi 1400’den fazla A100 GPU kullanarak yalnızca 14 saniyede gerçekleştirmeyi başardı.
Daha büyük bellek kapasitesine sahip Frontier süper bilgisayarı kullanıldığında ise bu sürenin 1,6 saniyeye kadar inebileceği hesaplandı. Bu gelişmeler, Google’ın 2019’daki kuantum üstünlüğü iddiasının yeniden değerlendirilmesine neden oldu.
ÇİN’İN FOTONİK VE SÜPER İLETKEN ATAĞI
Google’ın iddiasının ardından, Çinli araştırmacılar 2020’de “Jiuzhang” adlı fotonik kuantum hesaplama prototipi ile kesin olarak kanıtlanmış ilk kuantum üstünlüğünü elde etti. 2021’de ise Zuchongzhi-2 ile süper iletken sistemlerde de benzer bir başarıya ulaşıldı.
2023’te 255 fotonlu Jiuzhang-3, klasik süper bilgisayarları 10¹⁶ kat aşan bir performans sergiledi. Ekim 2024’te Google, 67 kübitlik Sycamore işlemcisinin, klasik süper bilgisayarları yalnızca 109 kat aşan bir performans sunduğunu duyurdu.
ZUCHONGZHI-3: YENİ NESİL KUANTUM GÜCÜ
66 kübitlik Zuchongzhi-2’yi temel alan USTC araştırma ekibi, Zuchongzhi-3’ü geliştirirken hem kübit sayısını 105’e yükseltti hem de 182 bağlayıcı içeren gelişmiş bir mimari kurdu. Yeni prototip, 72 mikro saniyelik tutarlılık süresi, yüzde 99,90 paralel tek kubit kapı doğruluğu, yüzde 99,62 paralel iki kubit kapı doğruluğu ve yüzde 99,13 paralel okuma doğruluğu ile dikkat çekiyor.
Geliştirilen tutarlılık süresi, daha karmaşık kuantum işlemleri için yeterli zaman dilimi sunarak sistemin performansını önemli ölçüde artırıyor. Araştırma ekibi, prototipin yeteneklerini test etmek amacıyla 83 kübit ve 32 katmanlı rastgele devre örnekleme görevini gerçekleştirdi. Elde edilen sonuçlar, sistemin, mevcut en güçlü süper bilgisayardan 1015 kat daha hızlı çalıştığını ortaya koydu.
Ayrıca, bu performans, Google’ın 2024’te yayınladığı en güncel kuantum hesaplama sonuçlarını da 106 kat daha hızlı yaparak, süper iletken sistemlerde bugüne dek elde edilen en güçlü kuantum hesaplama avantajı olarak kayıtlara geçti.
HATA DÜZELTME VE GELECEK HEDEFLER
Zuchongzhi-3’ün sağladığı bu üstün performansın ardından ekip, kuantum hata düzeltme, kuantum dolaşıklık, kuantum simülasyonu ve kuantum kimyası gibi birçok alanda araştırmalarını sürdürüyor. Araştırmacılar, prototipte kübitler arasında yüksek verimli ara bağlantı ve veri aktarımını sağlayan 2D ızgara kubit mimarisini kullanıyor.
Bu mimari üzerine inşa edilen sistemde, yüzey kodu yöntemi entegre edilerek mesafe-7 seviyesinde kuantum hata düzeltme çalışmaları yürütülüyor. Araştırmacılar, bu mesafenin 9 ve 11’e çıkarılmasıyla, daha büyük ölçekli kuantum sistemlerinin önünü açmayı hedefliyor.
