Kuantum Bilgisayarların Bellek Sorunu

Bir arkadaşınıza önemli bir şey anlatıyor olduğunuzu düşünün, ama konuştuğunuz sırada arkaplandaki gürültü giderek artıyor. Cümlenizi bitirdiğinizde, arkadaşınız sadece son birkaç kelimeyi net olarak duymuş oluyor. İşte kuantum bilgisayarların içinde şu anda olan da buna benziyor. Avrupa'daki birkaç üniversiteden araştırmacılar—EPFL ve Kopenhag Üniversitesi de dahil—bu durumun nedenini ortaya koyan bir çalışma yayınladılar. Basit görünse de aslında oldukça derin bir bulguyla karşı karşıyayız: kuantum bilgisayarlar işlemlerinin çoğunu "gürültü" yüzünden unutuyor.

İçerde Neler Oluyor?

Fizik cargosundan uzak durup basitçe açıklamak gerekirse, bir kuantum devresi bir yemek tarifine benzer. Birinci adımı yapıyor, sonra ikinci, sonra üçüncü—her biri bir öncekinin üzerine inşa ediliyor. Ama burada sıkıntı çıkıyor: kuantum sistemleri müdahalelere inanılmaz derecede duyarlıdır. Ufak titreşimler, sıcaklık değişimleri ya da elektromanyetik rahatsızlıklar işi alt üst edebiliyor.

Birbirine dominoların çarparak devam ettiği ve mükemmel bir sonuç yaratan o viral videoları hatırlayın. Şimdi de o dominoların hafif sallanır durumda olduğunu düşünün. Bu "sallantı" işte gürültüdür ve her adımda büyüyor.

Şaşırtıcı Keşif

İşin ilginç—ve kuantum bilgisayarın geleceğine bahis oynayanlar için biraz üzücü—tarafı burada başlıyor. Araştırmacılar kuantum devresine adım adım daha fazla işlem eklendiğinde ne olduğunu izlediler. Buldukları şey: aslında işlem yapılan tüm bu karmaşık adımlardan sadece sonundaki birkaçı önemli oluyor.

Erken aşamadaki adımlar sanki hafızadan siliniyor. Araştırmacılar gördü ki gerçekçi, gürültülü kuantum sistemlerinde, hesaplamanın ilk ve orta aşamalarında yapılan işlerin çoğu sona ulaştığında tamamen silinmiş oluyor. Tüm o harika kuantum oyunları? Gürültü tarafından neredeyse tamamen yok ediliyor.

Pratik Anlamda Ne Demek?

Bu ne anlama geliyor? Kuantum bilgisayara daha fazla adım eklemek, onu sorun çözmede otomatik olarak daha iyi hale getirmiyor. Milyonlarca işlem içeren çok karmaşık bir devre kurabiliyor olsanız da, gürültü tüm orta kısımdaki işleri sildiği için basit bir devreyle neredeyse aynı şekilde davranıyor.

Çok detaylı bir deneme taslağı yazıyor ama yazı yazmaya oturduğunuzda sadece son paragrafı hatırlıyor olmanız gibi bir şey. Tüm bu planlama çalışması? Kayboluyor.

İyi Taraf (Eğer Varsa)

Şöyle bir yan var: kuantum bilgisayarlar hala belirli görevleri daha iyi yapmak için eğitilip ayarlanabiliyor. Ama bunun nedeni sihirli bir şekilde daha akıllı hale gelmesi değil. Aslında sanıldığından çok daha basit sistemler gibi çalışıyorlar. "Eğitilebilir" olmaları kısmen gürültünün zaten onları basitleştirmesinden kaynaklanıyor.

Sırada Ne Var?

Bu araştırma kuantum bilgisayarların mahvolduğu anlamına gelmiyor. Ama onları gerçekten işe yarayan cihazlara dönüştürmek için neler gerektiğine dair gerçekçi olmamız gerektiğini gösteriyor. Sadece daha fazla işlem ekleyip umutsuzca beklemeyi kuramazsak. Bunun yerine ya şunlardan birini yapmalıyız:

• Gürültüyü çok büyük ölçüde azaltmanın yollarını bulmak
• Gürültüye rağmen çalışabilen devreler tasarlamak
• Derin ve karmaşık devreler gerektiren sorunları çözmek beklentisini terk etmek

Araştırmacılar aslında şunu söylüyor: "Bakın, belki bu konuyu yanlış yerinden yaklaşıyoruz. Gürültü zaten tüm işleri siliyorken, daha derin devreler otomatik olarak daha iyi sonuç verir diye düşünmeyi bırakalım."

Genel Resim

Bu araştırmanın en ilginç yönü, söylenenlerin çoğunlukla hype olduğu ve gerçekliğin ne kadar farklı olduğunu göstermesi. Kuantum hesaplama gerçekten devrim niteliğinde—ama belirli türde sorunlar için. Ancak kuantum bilgisayarı, yeterince büyük ve karmaşık hale getirilirse her şeyi çözebilen büyülü bir kutu gibi düşünmeyi bırakmalıyız.

Gerçek kuantum devrimi muhtemelen imkansız derecede derin devreler inşa etmekten gelmeyecek. Gürültüye karşı değil, onunla beraber çalışmayı başaran yaratıcı mühendislerden ve gürültünün yok ettiği derin hesaplamaya ihtiyaç duymayan sorunlardan gelecek.