110 illik hesablamaya qarşı 19 saniyə
ABŞ-da fəaliyyət göstərən “BlueQubit” şirkətindən Tiqran Sedrakyanın rəhbərlik etdiyi tədqiqatçılar IBM-in bulud platforması vasitəsilə əlçatan olan “Nighthawk r2” kvant prosessorunda təsadüfi dövrə nümunələnməsi üzrə sınaq keçiriblər.
Sentyabrın 23-də ilkin elmi məqalə kimi yayımlanan nəticələrə əsasən, “Nighthawk r2” 120 proqramlaşdırıla bilən kubitə malik superkeçirici kvant prosessorudur. Təcrübədə onun 61 kubitindən istifadə edilib.
Tədqiqatçılar kvant dövrələrinin mürəkkəbliyini mərhələli şəkildə artıraraq sınaqları 40 dövrədək davam etdiriblər. Əsas nəticə 36 dövrəli sınaqda əldə olunub. Bu mərhələdə kvant dövrəsi 918 iki kubitli qapını əhatə edib.
Məhz həmin şəraitdə prosessor bir milyon nümunəni cəmi 19 saniyədə yaradıb. Təcrübənin mühüm cəhətlərindən biri onun xüsusi laboratoriya avadanlığında deyil, IBM-in standart bulud infrastrukturu üzərindən və sınağa uyğun xüsusi kalibrləmə aparılmadan həyata keçirilməsidir.
“Nighthawk r2” nə qədər güclüdür?
IBM-in rəsmi məlumatına görə, “Nighthawk r2” şirkətin indiyədək hazırladığı ən sürətli kvant prosessorudur. Sistem 120 proqramlaşdırıla bilən kubit və 218 əlaqələndirici elementlə təchiz olunub.
Prosessor saniyədə 100 mindən çox kvant dövrəsini icra edə bilir. IBM bildirir ki, bu göstərici əvvəlki “Heron” sistemləri ilə müqayisədə dövrələrin icra sürətini 25 dəfəyədək artırır.
110 il rəqəmi necə hesablanıb?
Təcrübənin ən çox diqqət çəkən hissəsi klassik superkompüterlə aparılan müqayisədir.
Tədqiqatçılar eyni kvant dövrəsinin klassik kompüterdə modelləşdirilməsi üçün lazım olan hesablama yükünü müəyyənləşdirmək məqsədilə tensor şəbəkəsinin sıxlaşdırılması üsulundan istifadə ediblər.
Onların hesablamasına əsasən, bir milyon nümunənin müəyyən klassik modelləşdirmə üsulu ilə yaradılması təxminən 1,2 × 10²⁷ maşın əməliyyatı tələb edə bilər.
Müqayisə üçün bir vaxtlar dünyanın ən sürətli superkompüteri olmuş “Frontier” əsas götürülüb. Müəlliflərin qəbul etdiyi hesablama şərtləri daxilində bu yük “Frontier” üçün bir əsrdən çox, təxminən 110 illik hesablama müddətinə uyğun gəlir.
Bu, bütün superkompüterlərin 110 il gözləyəcəyi demək deyil
Nəticənin mühüm məhdudiyyəti də var. “110 il” klassik kompüterlər üçün dəyişməz və fundamental sürət həddi deyil.
Bu rəqəm kvant təcrübəsinin nəticəsini konkret klassik üsulla təkrarlamaq üçün aparılan hesablamaya əsaslanır. Daha səmərəli alqoritmlərin hazırlanması klassik kompüterlər üçün tələb olunan əməliyyatların sayını və vaxtı ciddi şəkildə azalda bilər. Tədqiqatın özündə də alternativ klassik yanaşmaların gələcəkdə nəticəni yaxşılaşdıra biləcəyi istisna edilmir.
Bu səbəbdən nəticəni “kvant kompüteri bütün hallarda superkompüterdən milyonlarla dəfə sürətlidir” kimi ümumiləşdirmək düzgün olmaz. Söhbət xüsusi hazırlanmış təsadüfi kvant dövrəsi nümunələnməsi tapşırığından gedir.
Kvant üstünlüyü uğrunda yarış davam edir
Kvant üstünlüyünün nümayiş etdirilməsi istiqamətində ən məşhur mərhələlərdən biri 2019-cu ildə qeydə alınmışdı. Həmin vaxt “Google” 53 kubitlik “Sycamore” prosessoru ilə klassik sistemlər üçün son dərəcə mürəkkəb hesab edilən təsadüfi dövrə nümunələnməsi təcrübəsini nümayiş etdirmişdi.
Sonrakı illərdə isə klassik hesablama üsullarının təkmilləşdirilməsi əvvəlki kvant üstünlüyü iddialarının bəzilərində fərqi əhəmiyyətli dərəcədə azaltmışdı. Buna görə yeni nəticələrin qiymətləndirilməsində təkcə kvant prosessorunun sürəti deyil, onun müqayisə edildiyi klassik alqoritmin səmərəliliyi də mühüm rol oynayır.
Nəticələr hələ ilkin elmi mərhələdədir
Sedrakyan və həmkarlarının araşdırması hazırda ilkin elmi məqalə formasındadır və nəticələr hələ elmi jurnalın rəy prosesindən keçməyib. Müəlliflər istifadə olunan dövrələri, əldə edilən nümunələri və təhlil vasitələrini digər tədqiqatçıların nəticələri yoxlaya bilməsi üçün əlçatan ediblər.
Tədqiqatçıların fikrincə, əsas yeniliklərdən biri kvant üstünlüyünə dair belə bir nəticənin yalnız xüsusi laboratoriyada deyil, geniş istifadəçi dairəsinin çata bildiyi kommersiya kvant prosessorunda göstərilməsidir.
Beləliklə, 19 saniyə ilə 110 il arasındakı müqayisə kvant hesablamalarının potensialını nümayiş etdirən mühüm göstəricidir. Lakin bunun klassik kompüterlərin bütün hesablama sahələrində geridə qalması anlamına gəlmədiyi və 110 illik göstəricinin konkret modelləşdirmə üsuluna əsaslanan təxmin olduğu nəzərə alınmalıdır.
