Gerçek Olmayan Kuantum Bilgisayarı Simüle Ettiler (Kimse Konuşmuyor)

Hayal edin: bilim insanları imkansız gibi görünen bir şey yaptılar. Var olmayan bir kuantum bilgisayarı, gerçek bir bilgisayarda simüle ettiler. Üstelik bunu da yeni devreye alınan JUPITER süper bilgisayarında yaptılar.

Düşünüp "tamam, hoş bir haber" diyerek geçmeyin. Bu iş gerçekten ilginç.

Neden Sahte Kuantum Bilgisayarları Yapıyoruz?

Şu anda kuantum bilgisayarlar hâlâ ergenlik döneminde. Güçlü ama sınırlı, sabırsız ve dünyada sadece birkaç kurum bunlara sahip. Yeni kuantum algoritmaları nasıl test edersiniz? Önce sıradan bilgisayarlarda simüle edersiniz.

Pilot uçuş simülatörlerine benzer bu. Birini 747'ye bindir denilmez; simülatörde pratik yapar. Araştırmacılar da böyle yapıyor. Fikirlerini gerçek donanım olmadan test ediyorlar.

Üzerinde çalıştıkları algoritmalar mı? Kargo paketlerini en iyi şekilde dağıtmak (lojistik), moleküllerin nasıl davrandığını öngörmek (kimya), yatırım portföylerini optimize etmek (finans). Aslında oldukça işe yarar şeyler.

Kimse Beklemediği Katlansal Sorun

Burası işin ilginç kısmı. Her eklenen kubit ile kuantum bilgisayar simülasyonu katlanarak zorlaşıyor.

Bir kubit? Kolay. Otuz kubit? Orta seviye bir bilgisayar yapabilir. Elli kubit? 2 petabayt bellek gerekiyor. Yani 2 milyon gigabayt. Adi bir dizüstü bilgisayar 500 gigabayt belleğe sahipse, 4 bin laptop kadar belleğe ihtiyacınız var.

Elli kubitta simülasyon, 2 katrilyon karmaşık sayıyı aynı anda takip etmek zorunda. Bunların tümü binlerce işlemci arasında mükemmel şekilde senkronize olmalı. Bir küçük hata yaparsanız, her şey çöker.

2 katrilyon kişiyle sohbet etmeye benzer, hepsi aynı anda birebir konuşmalı. Birinin sözü karışırsa, herkes bunu fark eder.

Başarının Sırrı: Grafik ve Merkezi İşlemciler Birlikte

JUPITER bunu nasıl başardı? Yanıt şık: doğru şekilde hileleşti.

NVIDIA GH200 adında özel çip tasarladı. Bu çip merkezi işlemci (CPU) ile grafik işlemci (GPU) arasında köprü görevi yapıyor.

Numara şu: GPU belleği dolunca, veri merkezi işlemciye aktarılabiliyor, hız kaybı olmadan. Masanızın yanında dosya dolabı var gibi. Masanız dolunca, dolabdan bir şey alırsınız, çalışmayı durdurmadan.

Ekip kuantum simülasyon yazılımını (JUQCS) tam bu melez yaklaşım için uyarladı. Ayrıca verileri sekiz kat sıkıştırdılar. Bayt kodlaması denen yöntemi kullandılar. Aynı bilgiyi daha az yer kaplayacak şekilde saklamak gibi düşünün. "Yaklaşık olarak" yazmak yerine "~" işareti kullanmak gibi.

Sadece Gözlük Atmak Değil (Ama Biraz Öyle)

Asıl önem şurada: bu simülasyon henüz hiçbir gerçek kuantum bilgisayarın yanıtlayamadığı soruları çözdü. Geleceğin önizlemesini çıkardı.

Başka araştırmacılar ve şirketler JUNIQ adlı bir aracı üzerinden simülasyona ulaşabilecekler. Kısaca, gelecek süper bilgisayarları karşılaştırmak için bir ölçü olmakla kalmayacak.

Bütün Resim

Bu projenin bana gösterdiği şey şu: teknolojinin geleceği, donanım ve yazılım birlikte, baştan tasarlanıyor. NVIDIA ve Jülich araştırmacıları JUPITER yapılırken işbirliği yaptı, sonra değil. Biri bir şey yaptıktan sonra diğeri nasıl kullanacağını bulmaya çalışmadı. Birlikte inşa ettiler.

Bu işbirliği yaklaşımı, kırılan rekor kadar önemli olabilir.

Var olmayan bir kuantum bilgisayarı simüle ettik. Çünkü donanım yapılmadan önce kuantum mekaniğini anlarsak, o donanım çok daha iyi olur. Sabırlı, sistematik, bilimi gerçekten ileri götüren sıkıcı bir çalışma.

Geleceğe hazırlanmanın oldukça akıllı yolu.