Bilişim
Kuantum Bilgisayarlarını Zincirleme Bağlamak Mümkün mü? Araştırmacıların Cevabı
Securities.io sitesini Google'daki tercih ettiğiniz kaynaklara ekleyin
Kuantum Hesaplamayı Ölçeklendirme
Quantum computers are expected to one day become the core technology for advanced computation within biotechnology, material sciences, finances, cryptography, and other complex systems that silicon-based computers struggle to deal with.
Ancak, iki faktör kuantum bilgisayarların daha yaygın hale gelmesini engelliyor.
İlk olarak, bir sistemdeki kuantum bitlerinin (ikili bitten kuantum eşdeğeri) sayısı arttıkça hata oranı da artar ve herhangi bir kararsızlık domino etkisine yol açar.
Bu, Google (GOOGL ) ve Willow çipi sayesinde yakın zamanda geçmişte kalabilecek bir sorun haline gelebilir; çip, eklenen kuantum bitleri arttıkça hata oranını düşürmeyi başarıyor.
Diğer sorun ise, bir bireysel kuantum bilgisayarının ne kadar büyük olabileceğine dair muhtemel bir boyut sınırı olmasıdır; tıpkı bir silikon çipinin güç kaynağı, aşırı ısınma vb. sorunlarla karşılaşmadan önce belirli bir güce ulaşabildiği gibi.
Bu da Oxford Üniversitesi araştırmacılarının çalışmaları sayesinde çözülmekte olabilir. Silikon tabanlı çip kullanan sunucuların çalışma şekline benzer şekilde dağıtık bir kuantum bilgisayar ağı oluşturmayı başardılar; bu, kuantum süper bilgisayarlarının yolunu açabilir.
Sonuçlarını prestijli Nature dergisinde “Optik ağ bağlantısı üzerinden dağıtık kuantum hesaplama” başlığıyla duyurdular.1
Kuantum Bilgisayarlarını Bağlamak
Kuantum bilgisayarları şu anda izole birimler olarak çalışıyor ve en gelişmiş olanlar için birkaç yüz, hatta belki bin kuantum biti içeriyor.
Sorun, bunları daha büyük hale getirmenin son derece karmaşık olması; sistem büyüdükçe, ortamdan gelen kararsızlık ve bozulmalar bilgisayarın dayandığı kuantum etkilerini bozabilir.
Aynı zamanda, faydalı hesaplamalar muhtemelen milyonlarca kuantum biti gerektirecek ve bu da sektörü potansiyel bir çıkmazda bırakacak. En azından kuantum bilgisayarları birbirine bağlanamadığı sürece.
Ve bu, kuantum bilgisayarları silikon çiplerden çok farklı olduğu için söylenmesi kolay, yapılması zor bir durum. Geleneksel bilgisayarlarda 0 ve 1, başka bir makineye nispeten kolay iletilebilen bir elektrik sinyalidir.
Kuantum bilgisayarları için ise kuantum bitlerinin kuantum durumu iletilmelidir. Bu kuantum durumları, genellikle mutlak sıfırın birkaç derece üzerindeki ultra düşük sıcaklıkları içeren çok özel koşullar dışında stabil tutmak zordur.
Kuantum Teleportasyonundan Yararlanma
Önceki Kuantum Teleportasyon Deneyi
Ocak 2025’te, optik fiberde kuantum teleportasyonunun bir olasılık olduğuna dair ilk işareti rapor ettik. Bu, normal veri akışlarıyla birlikte sıradan optik fiber ağlarında bile taşınabileceği izlenimini verdi.
Bilim kurgu filminden bir hayal gibi görünse de, kuantum teleportasyonu aslında onlarca yıldır incelenen gerçek bir olgudur.
Bu, iki farklı parçacığın “eşleştirildiğinde/bağlandığında” gerçekleşir; buna kuantum dolanıklığı denir.
Bu durumda, iki parçacık bağlandığında, aralarındaki mesafeden bağımsız olarak büyük mesafelerde bilgi alışverişi yaparlar — bunu fiziksel olarak taşımadan. Bazı durumlarda, bilgi alışverişinin ışık hızından daha hızlı gerçekleşmesi bile mümkün olabilir; bu teorik olarak imkânsız bir durumdur.
Bu, kabloların kuantum bilgisayarları arasında kuantum teleportasyonu gerçekleştirebileceğini gösterdiği için yeni bir teknolojiye ihtiyaç duymayacağımızı belirten çok önemli bir ilk adımdı.
Ancak bu, iki kuantum bilgisayar arasında doğrudan bir bağlantı değildi.
Kubitleri Bağlamak
Bu, Oxford araştırmacılarının başardığı adımdır. Kuantum bitlerini bağlamak ve dolanık hâle getirmek için optik fiber kullandılar; bu işlem fotonlar (ışık parçacıkları) ile yapıldı.
Kaynak: Nature
Laboratuvar deneyinde, modüller yaklaşık 2 metre mesafeyle ayrılmıştı ve her biri özel ağlar ve devre kuantum bitleri içeriyordu. Ancak daha uzun mesafeler de elde edilebilir.
Bu etkileşimleri dikkatlice özelleştirerek, ayrı kuantum bilgisayarlarda bulunan kuantum bitleri arasında mantıksal kuantum kapılarını – kuantum hesaplamanın temel işlemlerini – gerçekleştirebiliriz.
Bu atılım, farklı kuantum işlemcileri etkili bir şekilde “birleştirerek” tek, tamamen bağlı bir kuantum bilgisayar haline getirmemizi sağlıyor.
Dougal Main – Oxford’da iyon tuzak kuantum hesaplama araştırma grubunda lisansüstü öğrenci
Kaynak: Nature
Kullanılan kuantum bilgisayar türü, iyon tuzak modülleriydi. İyon tuzak kuantum bilgisayarları genellikle çok daha az kuantum biti içerir, ancak çok daha yüksek güvenilirlik ve verimlilik sunar; benzer sayıda kuantum biti, diğer kuantum hesaplama yöntemlerine göre 100‑1.000 kat daha güvenilir sonuçlar elde eder.
Kaynak: Quantinuum
Yüksek Verimlilik
Ağdaki kuantum bitleri arasındaki dolanıklık %86 doğruluk elde etti.
Grover arama algoritması çalıştırıldığında, kuantum bilgisayarların normal bilgisayarlara göre köklü bir üstünlük sağladığı yararlı bir ölçüt olan bu testte başarı oranı %71 idi.
Grover arama algoritması, süperpozisyon ve dolanıklık kuantum fenomenlerini kullanarak paralel olarak birçok olasılığı keşfeder ve büyük, yapılandırılmamış bir veri kümesinde belirli bir öğeyi normal bir bilgisayardan çok daha hızlı bulur.
Bu, özellikle yönteme herhangi bir optimizasyon veya iyileştirme yapılmadan önce elde edilen ilk başarı olduğu göz önüne alındığında, oldukça yüksek bir oran.
Bu Keşfin Etkisi
Kuantum Süper Bilgisayarları?
Bu, kuantum bilgisayarların tamamen farklı bir şekilde inşa edilmesini, süper bilgisayarların ayrı alt sistemlerden oluşup hesaplamalarını birbirine iletmeleri gibi bir yöntemi taklit etmeyi mümkün kılıyor.
Böyle bir sistem aynı zamanda son derece modüler olur; giderek daha karmaşık, devasa bir merkezi kuantum bilgisayara ihtiyaç duyulmaz.
Modülleri fotonik bağlantılarla birbirine bağlayarak, sistem değerli bir esneklik kazanır; modüller tüm mimariyi bozmadan yükseltilebilir veya değiştirilebilir.
Dougal Main – Oxford’da iyon tuzak kuantum hesaplama araştırma grubunda lisansüstü öğrenci
Kaynak: Nature
İyon Tuzak Teknolojisinin Yeniden Yükselişi
Şu ana kadar, iyon tuzak teknolojisi daha güvenilir ve pratik kullanıma en yakın olanıydı, ancak belirli bir sisteme daha fazla kuantum biti eklemenin zorluğu nedeniyle sınırlıydı. Bu nedenle, süperiletken kuantum bitleri kullanan diğer sistemlerin kuantum bilgisayarının nihai formu olacağı beklendi.
İyon tuzak teknolojisi, geliştirilmiş ağ sayesinde bu sınırlamayı aşabilirse, bu artık doğru olmayabilir. Bu durum, bu alanda uzmanlaşmış şirketleri yatırımcılar için çok daha çekici hâle getirir.
İyon Tuzak Kuantum Hesaplama Şirketi
IonQ
IonQ, Maryland Üniversitesi ve Duke Üniversitesi’nden öncü bilim insanları tarafından kurulan, iyon tuzak teknolojisi kullanan bir kuantum bilgisayar şirketidir. 2021 yılında NYSE’de halka açık olarak listelendi.
IonQ kuantum hesaplama platformları %99,9 doğruluk sonucu üretebilmektedir. Şu anda 64‑baryum iyon zinciri kullanmakta ve 36‑algoritmik kuantum biti (AQ) üretmektedir. Zincir organizasyonu, doğruluk kaybı olmadan diğer iyon tuzak tasarımlarına göre çok daha hızlı hesaplama sağlar.
Kaynak: IonQ
IonQ, Ocak 2025’te Qubitekk’i satın aldı, şirketin ekibini ve 118 patenti operasyonlarına ekledi. Qubitekk’in uzmanlık alanı kuantum ağlarıdır; fotonik bağlantılar kullanarak kuantum kümelerini etkinleştirir ve kuantum internet yeteneklerini ilerletir.
Kuantum ağları, yüksek güvenli iletişimi kolaylaştırmalı ve nihayetinde dağıtık kuantum hesaplamayı mümkün kılmalıdır. Alanın ne kadar hızlı ilerlediği göz önüne alındığında, bu konudaki uzmanlık ve fikri mülkiyetler IonQ’nun geleceği için kritik olabilir.
IonQ, ayrıca NKT Photonics (NKT.CO) ile gelecekte veri merkezi‑hazır kuantum bilgisayarlar geliştirmek için bir ortaklık geliştirmektedir.
Ayrıca Imec ile fotonik entegre devreler ve çip‑ölçekli iyon tuzak teknolojisi üzerinde iş birliği yaparak şirketin kuantum biti sayısını, sistem boyutunu ve maliyetlerini ölçeklendirmektedir.
Kendi SDK’sını (Yazılım Geliştirme Kiti) geliştirmek yerine, şirket aynı anda tüm büyük SDK’ları desteklemekte ve yeni kuantum hesaplama uygulamaları geliştirmek için birçok önde gelen şirketle ortaklık kurmaktadır.
Kaynak: IonQ
IonQ, Google, Intel (INTC ), IBM veya Honeywell gibi diğer liderlerin ana faaliyetlerine ilgi duymayan yatırımcılar için saf bir kuantum bilgisayar hissesine en yakın şirkettir.
Bu nedenle, rakibi Quantinuum ve Honeywell’in bir parçası (HON ) ile birlikte, IonQ yüksek doğruluk ve daha düşük kuantum biti sayısına sahip iyon tuzak sistemlerine odaklanarak ticari kuantum bilgisayarlar geliştirmeye daha yakın konumdadır.
Erken başarısı, diğer kuantum bilgisayar yenilikçileriyle güçlü bir ortaklık ağı kurmasına yardımcı oldu ve bu teknolojiye yön vermeye devam ediyor; son zamanlarda ağ tabanlı kuantum bilgisayarlara yeniden odaklanıldı.
Çalışma Referansı:
1. Main, D., Drmota, P., Nadlinger, D.P., et al.(2025) Optik ağ bağlantısı üzerinden dağıtık kuantum hesaplama. Nature638, 383–388. https://doi.org/10.1038/s41586-024-08404-x
