IBM ve Chicago Üniversitesi, sonucu istatistiksel olarak doğrulanabilen kuantum avantajı gösterdi

Kuantum avantajı neden zor doğrulanıyor?

“Kuantum avantajı”, bir kuantum bilgisayarın klasik bilgisayarların makul sürede çözemeyeceği bir problemi pratik biçimde gerçekleştirebilmesi anlamına geliyor. Ancak kuantum sistemlerinin çıktıları doğası gereği olasılıksal olduğu için, elde edilen sonucun doğru olup olmadığını klasik yöntemlerle kontrol etmek son derece zor.

IBM ve Chicago Üniversitesi’nin yaklaşımı, klasik bilgisayarlar için zor olacak kadar karmaşık, ancak hata tespitine izin verecek kadar yapılandırılmış bir kuantum devresi tasarlamaya dayanıyor . Böylece ekip, hesaplamanın zorluğu ile sonucun güvenilirliğini aynı deneyde bir araya getirmeyi amaçladı.

Deneyin teknik ayrıntıları

Çalışmanın amiral gemisi deneyi, IBM Quantum Heron işlemcisi üzerinde gerçekleştirildi . Açıklanan başlıca ölçümler şöyle:

• Yeni bir hata düzeltme yöntemiyle 70 mantıksal kübit kodlandı. Bu, bugüne kadar bildirilen en büyük hata toleranslı mantıksal kübit gösterimleri arasında yer alıyor .
• Devrede 2.415 mantıksal iki kübit işlemi ve 468 mantıksal T kapısı çalıştırıldı. Bu ölçümler devrenin hesaplama karmaşıklığını değerlendirmek için kullanılıyor .
• Hesaplama yaklaşık 15 dakikada tamamlandı. Ekip, aynı görevin önde gelen klasik simülasyon yöntemleriyle pratik olmayan miktarda zaman alacağını belirtti .
• Mantıksal hata oranı, altta yatan fiziksel kübitlerin hata oranına kıyasla yaklaşık 10 kat azaltıldı .

Çalışmada kullanılan devreler ve sonuçlar IBM’in Quantum Advantage Tracker platformunda kamuya açıldı. IBM ayrıca bağımsız araştırmacıları sonuçları sınamaya ve çürütmeye davet etti .

“Spacetime code” yöntemi nasıl çalışıyor?

Sonucun doğrulanabilir olmasını sağlayan temel yenilik, önceki deneylerde kullanılan rastgele devre örneklemesine alternatif olarak geliştirilen “spacetime code” adı verilen yapılandırılmış hata tespit yaklaşımı oldu .

Ekip, devrenin büyük bölümünü klasik bilgisayarlarla verimli biçimde simüle edilebilen ve hata tespitine elverişli Clifford kapılarıyla oluşturdu. Ardından, evrensel kuantum hesaplama için gerekli olan ancak daha zor simüle edilen T kapılarını, Clifford yapısının hata tespit özelliğini koruyacak belirli konumlara ekledi .

Bu tasarım, hataların hesaplama tamamlandıktan sonra klasik yöntemlerle aranması yerine, işlem sürerken tespit edilmesine olanak tanıdı . Araştırmacılar, hesaplamanın güvenilirliği için %95 istatistiksel güven düzeyinde 0,284’lük bir sadakat alt sınırı hesapladı. Ekip, bunun kuantum avantajı deneylerinde matematiksel olarak güvence altına alınmış doğruluk sınırının ilk kez ortaya konması olduğunu belirtiyor .

Bu doğrulamanın önemli bir maliyeti de vardı: Deneyin toplam çalıştırma sayısı normalin 860 katına çıktı ve çalışmaların yalnızca yaklaşık %28’i hata tespit filtresini geçti . Bu yüksek ek yük, yöntemin gerçek dünyadaki uygulamalara ölçeklenmesi önündeki başlıca mühendislik sorunlarından biri.

Aynı gün duyurulan üç çalışma

IBM’in 30 Temmuz’daki duyurusu, 27 ve 28 Temmuz’da arXiv’de yayımlanan üç ayrı ön baskıyla bağlantılıydı. Çalışmalar, klasik simülasyonun ötesindeki kuantum hesaplamalara farklı yöntemlerle güven oluşturmayı amaçlıyordu .

• IBM ve Chicago Üniversitesi: 70 mantıksal kübitli, hata düzeltilmiş mantıksal devre deneyi.
• IBM ve Qedma Quantum Computing: Qedma’nın QESEM hata azaltma yazılımıyla 74 kübite kadar uzun süreli dinamiklerin gözlemlenmesi; sonuçların RIKEN ve BlueQubit’in klasik simülasyonları ile Quantinuum donanım kontrolleriyle karşılaştırılması .
• IBM ve Algorithmiq: Heterojen bir kuantum malzemenin simülasyonuna odaklanan çalışma. IBM’e göre problem, Quantum Advantage Tracker’da sekiz ay boyunca klasik yöntemlerle güvenilir biçimde çözülememişti .

Dışarıdan araştırmacılar, Qedma ve Algorithmiq çalışmalarının kendilerini açıkça “kuantum avantajı” gösterimleri olarak sunmadığını; daha çok klasik simülasyonun zorluğunu ortaya koyduğunu belirtti . Ayrıca üç çalışma da henüz hakem değerlendirmesinden geçmemiş ön baskılar niteliğinde .

Şüpheler ve sınırlamalar

Kuantum bilişimdeki büyük atılım açıklamalarında olduğu gibi, bu sonuçların da bağımsız biçimde incelenmesi gerekiyor. Uzun süredir kuantum bilişim iddialarını eleştiren Gil Kalai, gürültünün sonuçları hâlâ zayıflatabileceğini savundu .

Bunun yanında, hata tespiti için gereken 860 katlık ek çalışma maliyeti ciddi bir pratik sınırlama. Deneyde kullanılan problem özellikle doğrulanabilir olacak şekilde tasarlandı; bunun, yöntemin ticari açıdan önemli ve daha genel problemlerde aynı ölçekte çalışacağı anlamına gelmediği vurgulanmalı .

IBM ise devreleri ve verileri paylaşarak bağımsız denetime açık olduğunu belirtiyor . Dolayısıyla mevcut tablo, kesinleşmiş bir ticari devrimden çok, kuantum hesaplamalarda “sonuç doğru mu?” sorusuna verilen yeni ve test edilebilir bir yanıt niteliğinde.

IBM’in ticari beklentisi ve yatırım planı

Teknik duyurunun yapıldığı gün IBM CEO’su Arvind Krishna, CNBC’nin Mad Money programında kuantum bilişimin ticari etkisini değerlendirdi. Krishna, teknolojinin IBM’in gelir ve kârında 2028 veya 2029’da ölçülebilir bir etki yaratacağını söyledi .

Krishna ayrıca IBM’in, kuantum bilişimin 2030’ların sonuna kadar 1 trilyon dolarlık değer oluşturabileceğine “oldukça ikna olduğunu” ifade etti . Bu, şirketin uzun vadeli beklentisi; gerçekleşmiş bir gelir ya da bağımsız bir piyasa tahmini değil.

IBM, Haziran 2026’da kuantum bilişime önümüzdeki beş yılda 10 milyar doların üzerinde yatırım yapmayı planladığını açıklamıştı. Yatırımın araştırma-geliştirme, donanım üretimi, hata düzeltme, yazılım, satın almalar ve ekosistem ortaklıklarını kapsaması bekleniyor . Şirket ayrıca 2029’a kadar büyük ölçekli, hata toleranslı bir kuantum bilgisayar sunma hedefi doğrultusunda ilerlediğini belirtiyor .

Planlanan bağımsız kuantum çipi dökümhanesine ise ABD Ticaret Bakanlığı’nın 1 milyar dolarlık taahhüdünün kısmen destek sağlaması öngörülüyor .

Sonuç: Önemli bir eşik, fakat henüz son söz değil

Çalışma hakem değerlendirmesinden geçer ve bağımsız testlerde doğrulanırsa, kuantum donanımının anlamlı bir kullanım eşiğini aştığına dair şimdiye kadarki en güçlü kanıtlardan biri olabilir. Klasik bilgisayarların pratikte başa çıkamayacağı bir hesaplamayı, güvenilirliğine ilişkin istatistiksel bir sınırla birlikte sunmak, alanın uzun süredir devam eden doğrulama sorununa doğrudan yanıt veriyor.

Yine de tabloyu temkinli okumak gerekiyor: doğrulama maliyeti çok yüksek, problem özellikle doğrulanabilir olacak şekilde seçildi ve çalışmalar henüz ön baskı aşamasında. Buna rağmen gelişmenin yönü net görünüyor: kuantum bilişim, yalnızca “daha hızlı hesaplama” iddiasından, sonucu denetlenebilir ve güvenilir kılma arayışına doğru ilerliyor.