Google ve NASA’nın kuantum bilgisayarı tartışılıyor

Kuantum tavlama, kuantum dalgalanmalarını kullanan bir işlemle, verili bir aday çözümler (aday haller) kümesi üzerinden belirli bir amaç fonksiyonunun global minimumunu bulmak için kullanılan metasezgisel algoritmadır. Kuantum tavlama, esas olarak, bir spin camının taban durumunu bulmak gibi, arama alanı birçok yerel minimum ile ayrılan problemlerin (tümleşik optimizasyon problemleri) çözümünde kullanılır.

Google ve NASA’nın, 2 yıl önce kuantum bilgisayarların sıradan bilgisayarların performanslarını gerçekten aşıp aşamayacağını görmek üzere satın aldıkları D-Wave 2X kuantum bilgisayarına ilişkin son bulgularını açıklamaları, tartışmaları da beraberinde getirdi.

100 milyon kat hızlanma

Google ve NASA, 1.000’den fazla kubite sahip D-Wave 2X kuantum bilgisayarının 945 ikili değişkenden oluşan bir optimizasyon problemini tek çekirdekli sıradan bilgisayarlara göre 100 milyon kat daha hızlı çözebildiğini açıkladı. Google ve NASA, son derece özelleştirilmiş iş yükleri açısından kuantum tavlamanın gerçekten sansasyonel bir performans artışı sağladığını gösterdiler.

Google ve NASA, ayrıca sıradan bilgisayarlarda kuantum tünelini taklit eden bir algoritma olan Kuantum Monte Carlo ile D-Wave 2X kuantum bilgisayarının kuantum tavlama algoritmasını da karşılaştırdı. Sonuç yine, en azından bazı durumlarda, 100 milyon kata kadar bir hız artışı oldu.

Kuantum bilgisayarı, kuantum fiziği ilkelerini kullanacak şekilde dizayn edilmiş, normal bilgisayarların maksimum hesaplama kabiliyetinin, erişebilecekleri seviyenin çok üstlerine çıkarıldığı yapılara denir.

“Sonuçlar heyecanlandırıcı ve oldukça cesaretlendirici”

Google’ın Kuantum Yapay Zeka Laboratuarı’nın başındaki Hartmut Neven, elde ettikleri sonuçları “heyecanlandırıcı ve oldukça cesaretlendirici” olarak değerlendirmekle birlikte “kuantum destekli optimizasyonun kullanılabilir bir teknoloji haline gelmesi için önlerinde uzun bir uğraş” olduğunu söylüyor.

Her zamanki gibi, D-Wave bilgisayarının genel hesaplamalar yapma yeteneği olmadığını ve sadece az sayıdaki özel görevler için kullanılabildiğini söylemek gerekiyor. Ayrıca D-Wave’in “1.000’den fazla kubit” iddiasının üzerinde de şüpheler bulunuyor. Geçmişte birkaç fiziki kubitin tek bir bilgisayar kubiti olarak bir araya getirildiği biliniyor ve D-Wave bu konuda bir açıklama yapmıyor.

Eleştiriler testlerin eşit koşullarda yapılmadığına odaklanıyor

İşte bu noktada, Google ve NASA’nın iddialarının abartılı olduğu ve sıradan bir PC’ye oranla neredeyse hiç performans artışı sağlanmadığı söyleniyor. Kanadalı D-Wave şirketinin bilgisayarları akademisyenler arasında daha önce de eleştirilere hedef olmuştu.

D-Wave bilgisayarı, kuantum tavlama yönteminde uzmanlaşmış bir alet. Çözmeye çalıştığı probleme karşılık gelen tepelerden ve vadilerden oluşan bir enerji çevresini keşfetme yoluyla çalışıyor. Amaç, en iyi sonuç anlamına gelen, bu çevredeki en alçak noktaya ulaşmak oluyor. Kuantum tavlama özelliği D-Wave bilgisayarının, bu çevredeki tepelerin içerisinden “tüneller açarak” daha hızlı ilerlemesine izin veriyor ve böylece kuramsal olarak cevaba daha hızlı ulaşmasını sağlıyor.

Google ve NASA, D-Wave’in kuantum tavlama yöntemini, benzetilmiş tavlama yöntemini kullanan sıradan bir bilgisayarla kıyasladılar. Adından da anlaşılacağı üzere, bu yazılım enerji çevresini keşfetme işlemini taklit ediyor ve D-Wave’in aksine tünel yöntemiyle kısayollar oluşturamıyor. Dahası, Google ve NASA her iki bilgisayarı da büyük problemler test etmiş oldu.

“D-Wave daha gelişkin algoritmaların gerisinde kalır”

İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü’nden Matthias Troyer ise yapılan deneyin klasik bir algoritma için özellikle zor olan ama D-Wave’in özellikle tasarlandığı bir problemde karşılaştırıldığını söylüyor. Troyer, daha iyi benzetilmiş tavlama algoritması sürümlerinin bu hız farkını 100 kata kadar indirebileceğini ve hatta sıradan bilgisayarların biraz daha karmaşık ve gelişkin algoritmalar kullanarak D-Wave bilgisayarından daha hızlı olabileceğini de ekliyor.

Ayrıca, D-Wave bilgisayarı yaklaşık 15 milyon dolar tutuyor. Google ve NASA ekibi, benzer bir sıradan bilgisayarın da D-Wave bilgisayarı kadar hızlı olacağını kabul ediyorlar. Ancak kuantum bilgisayarların büyümesiyle bu eksiklerin tamamen ortadan kalkacağına güvendiklerini ve bu nedenle sonuçlarının önemli ve cesaretlendirici olduğunda ısrarlılar.

Sonuç olarak, hala gerçek kuantum bilgisayarların uzağında olsak da D-Wave bilgisayarının elde ettiği sonuçlarla Google kendi kuantum çipini üretmek için çalışmalara başlarken IBM’de ABD hükümetinden kendi çipi için kaynak sağlamayı başarmış durumda.