Son Teknoloji Kuantum Çipi "Willow " Evrenimizin ardındaki sistemler kuantum mekaniğidir. Çözülecek problemlere göre değişir ve dönüşürler. Aynı anda geniş bir olasılık yelpazesini keşfederler. Ve doğa gibi, kuantum bilgisayarları da çalıştıkları ortama yanıt vererek yarının en zorlu problemleri için bizi yeni atılımlara taşır. Çevremizdeki doğal dünya gibi öğrenen ve gelişen, en yeni kuantum hesaplama çipimizi tanıtıyoruz: Google Quantum AI'dan Willow. Willow, Google’ın en yeni ve en güçlü süperiletken kuantum hesaplama çipi olup, büyük ölçekli kuantum bilgisayarlar inşa etme yolculuğumuzda ve yeni uygulamaları keşfetme yolunda bir sonraki adımımızdır. 2008'de ilk kez kübitlerle deney yaptığım zamandan beri kuantum hesaplama beni büyülemiştir. 2015'te Google'a katıldığımda, misyonumuzu gerçeğe dönüştürmek – çözülemez sorunlar için kuantum bilgisayarlar inşa etmek – bir hayal olmuştu. İlk çipimiz Foxtail'i 2017'de, ardından 2018'de Bristlecone'u ve 2019'da Sycamore'u başlattık. Sycamore, rastgele devre örnekleme görevinde en iyi klasik süper bilgisayarı geçen ilk kuantum bilgisayar olarak bir dönüm noktası oluşturdu. Sycamore ile yıllar boyunca donanımımızdan kayda değer bir performans elde ettik, buna ölçeklenebilir mantıksal bir kübit elde etmek dahil. Ancak sonuçta kuantum tutarlılık süreleri, yani kübitlerin amaçlanan durumlarını koruma süreleri tarafından sınırlandık. Willow ile büyük bir ilerleme kaydettik. Kuantum tutarlılık sürelerini 5 kat artırarak, Sycamore’daki 20 mikrosaniyeden Willow’daki 100 mikrosaniyeye çıkardık ve bunu sistemimizin başarılı olmasını sağlayan özelliklerden ödün vermeden başardık. Bu ilerleme, dünyada sadece birkaç tane bulunan Santa Barbara’daki özel süperiletken kuantum çip üretim tesisimiz sayesinde mümkün oldu. Willow’dan gelen heyecan verici gelişmeler görüyoruz, ki bu gelişmeler Sycamore’un atılım gösterdiği başarıları çoktan aşmış durumda. Mantıksal kübitlerimiz artık 90’larda keşfedilen kritik kuantum hata düzeltme eşiğinin altına çalışıyor ve bunu Willow ile ilk kez başardık. Hatalar, mantıksal kübitlerimizde fiziksel kübitleri artırarak yüzey kodlarını 3'ten 5'e, 5'ten 7’ye çıkardıkça üstel olarak bastırılır. Ek olarak, mantıksal kübit ömürlerimiz, onları oluşturan fiziksel kübitlerin tümünün ömründen çok daha uzundur. Bu, kuantum çiplerimizi daha büyük ve karmaşık hale getirsek bile kuantum hata düzeltmesini kullanarak doğruluklarını artırabileceğimiz anlamına gelir. Willow'u, rastgele devre örnekleme testiyle dünyanın en güçlü süper bilgisayarlarından biriyle karşılaştırdık. Sonuçlar oldukça şaşırtıcı. En iyi tahminlerimize göre, Willow’un 5 dakikadan kısa sürede hesapladığı bir işlem, en hızlı süper bilgisayarın 10^25 yıl süreceğini gösteriyor. Bu, 25 sıfırın ardından bir 1 demektir, yani evrenin yaşından çok daha uzun bir zaman dilimi. Bu sonuç, belirli uygulamalar için klasik ve kuantum hesaplama arasındaki üstel büyüyen farkı vurgulamaktadır. Şimdi Google Quantum AI’da bu mümkün kılan donanım yaklaşımımızdan bahsedelim. Ayarlanabilir kübitlerimiz ve kuplörlerimiz, düşük hata oranları için ultra hızlı kapılar ve işlemler sağlar, donanımı yerinde optimize ederek birden fazla uygulamayı çalıştırma yeteneği sunar ve algoritmaları verimli şekilde ifade etmek için yüksek bağlanabilirlik sağlar. Bu ayarlanabilirliği kullanarak cihaz genelinde yüksek performans elde ediyoruz. Açıklayayım. Süperiletken kübitlerdeki bir zorluk, tüm kübitlerin eşit şekilde oluşturulmamasıdır. Bazıları, olağandışı yüksek hata oranları ile aykırı olabilir. Ancak ayarlanabilir kübitlerimiz burada öne çıkıyor. Bu aykırı kübitleri yeniden yapılandırarak cihazın geri kalanına uygun performans göstermelerini sağlıyoruz ve bir adım daha ileri giderek, araştırmacılarımız ayarlanabilirliği kullanarak tüm kübitlerde hataları azaltmak için yazılım üzerinden yeni kalibrasyon stratejileri geliştiriyor. Kuantum bilgisayar teknik özellikleri hakkında detaylı konuşalım: kübit sayısı, ortalama bağlanabilirlik, eş zamanlı işlem hata oranları (tekli ve çiftli kübit kapıları, ölçüm), tutarlılık süresi, hesaplama oranı ve uygulama performansı. Willow, tüm bu özelliklerin birleşiminde ideal bir noktada bulunuyor. Willow, büyük kübit sayısına sahip olup yüksek bağlanabilirlik sunuyor ve çeşitli uygulamaları çalıştırabiliyor. Tüm işlemler arasında düşük ortalama hata oranları ölçüyoruz ve Willow, hata düzeltme eşiğinin altında çalışıyor, ayrıca klasik bilgisayarların yapamayacağı rastgele devre örneklemeyi başarıyor. Willow ile geleceğe bakarak, büyük ölçekli ve kullanışlı hata düzeltilmiş kuantum bilgisayarlar inşa etme yolculuğumuzu sürdürüyoruz. İlaç, bataryalar ve füzyon enerjisi gibi alanlarda gelecekte ticari olarak kullanışlı uygulamalarla yarının çözülemez sorunlarını çözmek için heyecanlıyız.   Julian Kelly, Google Quantum AI Donanım Direktörü.