Kuantum bilgi işlemede önemli bir dönüm noktasını temsil eden ‘Starling’ ade verilen yeni kuantum sistemi tanıtıldı. Starling’I tanıtan IBM’nin hedefi, 2029 yılına kadar hem hataları düzeltebilen hem de klasik yöntemlerle simüle edilmesi mümkün olmayan bir kuantum hesaplama mimarisi oluşturmak.
YOL HARİTASI BELİRLENDİ
IBM Başkan Yardımcısı Jay Gambetta'nın ifadelerine göre, artık hata düzeltmeye ilişkin temel bilimsel sorunlar büyük ölçüde çözüldü ve süreç, giderek mühendislik temelli bir projeye dönüşüyor. Bu kapsamda şirket, Starling’e ulaşacak ara adımları da detaylı şekilde açıkladı. Artık odak, tek tek kübitlerden çok, hata düzeltmeli mantıksal kübit koleksiyonlarına sahip işlevsel hesaplama birimlerine kaymış durumda.
YENİ DONANIM YAPISI
IBM, süperiletken kübitler üzerine kurulu mevcut donanımının sınırlarını aşmak için yeni donanım çözümleri geliştiriyor. ‘Loon’ adlı işlemci, kare ızgara yapısında bağlantı kurabilen ve LDPC (düşük yoğunluklu parite kontrolü) hata düzeltme kodlarını destekleyen bir yapıya sahip olacak. Bu yapı, daha uzun menzilli kuplörler ve çok katmanlı kablolama teknikleriyle destekleniyor.
Aynı zamanda ‘Nighthawk’ adlı işlemci ile çapraz konuşmayı minimuma indiren kare dizilimli kübit yerleşimi sunulacak. Bu yapı, IBM’in ‘ağır altıgen’ yaklaşımını geride bırakmasını sağlıyor. Nighthawk serisinin ilk örneği 2025’te piyasaya sürülecek ve her yıl yeni bir versiyonla geliştirilecek.
HATA DÜZELTMEDE KOD AŞAMASI
IBM, LDPC yapısına dayalı ‘iki değişkenli bisiklet kodu’ adını verdiği hata düzeltme kodunu kullanacak. Bu kod ile 144 donanım kübiti kullanılarak 12 mantıksal kübit oluşturulabiliyor. Daha yüksek dayanıklılık isteyen sistemler için bu sayı 288 donanım kübitine çıkarılarak kod mesafesi 18’e yükseltilebiliyor.
2026 yılında piyasaya sürülmesi planlanan ‘Kookaburra’ işlemcisi, bu mantıksal kübit koleksiyonunu sabit kuantum belleği sağlamak amacıyla kullanacak.
İŞLEVSEL BİRİM ZAMANI
Bir sonraki adım, hesaplamayı mümkün kılacak tüm bileşenleri tek çipte birleştiren birimlerin geliştirilmesi olacak. ‘Cockatoo’ adlı çip, bu birimleri bir veri yolu üzerinden birbirine bağlayacak ve böylece mantıksal kübit sayısını ölçeklenebilir hale getirecek. Her birimdeki 12 mantıksal kübitten biri, diğerleriyle dolanıklığı yönetmek için ayrılacak.
Starling, bu mantıksal birimlerin zincirleme bağlanmasıyla oluşturulacak ve sınırlı sayıda mantıksal kübit üzerinde evrensel hesaplamalar yapılmasını mümkün kılacak. IBM, Starling’i 200 mantıksal kübitten oluşan ve 100 milyon hatasız işlem gerçekleştirebilecek bir sistem olarak tanımlıyor.
GERÇEK ZAMANLI KOD ÇÖZÜCÜ
Kuantum hesaplamanın bel kemiği olan hata düzeltme süreci, ölçüm kübitlerinden gelen sendrom verilerinin doğru yorumlanmasına bağlı. IBM, bu verileri FPGA'lar üzerinde gerçek zamanlı olarak değerlendirebilen paralel bir mesaj geçirme kod çözücüsü geliştirdi. Bu yaklaşım, daha karmaşık mantıksal kübit sistemleriyle başa çıkmayı mümkün kılacak.
Ayrıca ‘soğuk CMOS’ olarak adlandırılan ve 4 Kelvin sıcaklıkta çalışabilen kontrol donanımı ile kuantum sistemlerin etkin bir şekilde yönetilmesi planlanıyor.
BLUE JAY UFUKTA
IBM’in kuantum yol haritasında Starling sonrası da netleşmeye başladı. 2033 yılı için planlanan ‘Blue Jay’ sistemi, 2.000 mantıksal kübit kapasitesiyle şifreleme kırmak gibi çok daha karmaşık görevleri yerine getirmeyi amaçlıyor.
IBM’in kuantum vizyonu artık tek tek donanım kübitleri yerine işlevsel sistem mimarisine odaklanıyor. Starling ile atılacak bu adım, kuantum hesaplamanın laboratuvar ortamından gerçek dünya uygulamalarına geçişinde bir dönüm noktası olacak.
