IBM, AMD ve Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı, kuantum bilgisayarlardaki hataları araştırmak için kuantum işlemcilerini yüksek performanslı klasik bilgisayarlarla aynı yerde birleştiren bir platform kurdu. New York eyaletinin Poughkeepsie kentindeki IBM tesisinde bulunan altyapı, araştırmacıların hata düzeltme yöntemlerini gerçek donanım üzerinde geliştirmesine ve karşılaştırmasına ayrıldı.
Ortak çalışma 5 Kasım’da duyuruldu. İlk katılımcılar arasında ABD Enerji Bakanlığı tarafından desteklenen, Oak Ridge’in öncülük ettiği Kuantum Bilim Merkezi bulunuyor. Kurulan ortam, bilimsel araştırmalar için kuantum ve klasik hesaplamanın birlikte kullanılmasına odaklanıyor; henüz gelecekte hedeflenen tüm hesaplama kapasitesine ulaşıldığı anlamına gelmiyor.
Hataları takip eden klasik hesaplama
Kuantum hata düzeltmede yalnızca kuantum işlemcisinin gelişmesi yeterli olmuyor. Kübitlerde oluşan hataları belirlemek için ölçüm sonuçlarını değerlendiren klasik yazılımlar gerekiyor. Kod çözücü olarak adlandırılan bu yazılımların kuantum işlemcisinin çalışma hızına yetişmesi, araştırmanın temel sorunlarından birini oluşturuyor. Platform, farklı yöntemlerin gerektirdiği kübit sayısını, süreyi ve klasik hesaplama kaynaklarını karşılaştırmaya imkân verecek.
Altyapının kuantum bölümünde IBM’in Nighthawk işlemcileri, klasik hesaplama bölümünde ise Oak Ridge’in Umbra sistemi yer alıyor. Umbra, AMD Instinct MI355X grafik işlemcileri ile beşinci nesil AMD EPYC işlemcilerini kullanıyor. Donanımların aynı konumda bulunması, ölçümlerin kuantum sisteminden klasik sisteme aktarılması ve sonuçların yeniden kullanılması sırasında oluşan gecikmeyi azaltmayı amaçlıyor.
Araştırmacılar, hesaplama devam ederken kübitleri ölçebilecek ve elde edilen sonuçlara göre gerçek zamanlı işlem yapabilecek. Bu olanak, hata düzeltme yöntemlerini donanımın çalışma koşullarıyla birlikte sınamak için kullanılacak. Ekipler ayrıca grafik işlemcilerinden yararlanan kod çözücüleri büyük ölçekte eğitip değerlendirebilecek; farklı algoritmaların kaynak ihtiyacını aynı altyapıda inceleyebilecek.
Kurulan platform ile gelecek hedefleri ayrı
Çalışma, ABD Enerji Bakanlığı’nın Quantum Genesis girişimindeki hedeflerle de ilişkilendiriliyor. Programın Q Competition yarışması, 2028’in sonuna kadar 100 mantıksal kübit üzerinde 100 bin zorlu işlem çalıştırılmasını hedefliyor. Duyuruda karşılaştırma için belirtilen deneyler ise 70 mantıksal kübit ve 438 işlem düzeyinde. Bu rakamlar, mevcut araştırma sonuçları ile programın ileride ulaşmak istediği kapasiteyi ifade ediyor.
Ortaklar, platformdan edinilecek bulguları gelecek kuantum sistemlerinin mimarisi, yazılımları ve çalışma süreçleri için kullanmayı planlıyor. Araştırma ortamının Oak Ridge Leadership Computing Facility ile bağlantısı da kuantum hesaplamayı daha geniş bir bilimsel hesaplama altyapısının parçası olarak inceleme yolunu açacak. Böylece çalışma, yeni donanımın yanında bu donanımları birlikte çalıştıran yöntemlerin de geliştirilmesine odaklanacak.