3 puan yazan GN⁺ 2024-12-11 | 1 yorum | WhatsApp'ta paylaş
  • Google Quantum grubu, Q2B’ye denk gelecek şekilde 105 kübitlik süperiletken çip Willow’u tanıttı; yüzey kodu tabanlı hata düzeltmeli kübitleri ve daha büyük bir Random Circuit Sampling deneyini de birlikte sundu
  • En büyük bilimsel başarı, yüzey kodu boyutu 3×3→5×5→7×7 şeklinde büyütüldükçe kodlanmış mantıksal kübitin ömrünün uzaması; bu, kuantum hata düzeltmede önemli bir eşiğin aşılması olarak görülebilir
  • Ancak Google’ın “gerçek” hata toleranslı kübit dediği şey için hata oranı yaklaşık 10^-6 olan hata toleranslı 2 kübitlik kapılar gerekiyor; bu deney ise tek bir kodlanmış kübit oluşturmaktan öteye geçmiyor
  • Yeni Random Circuit Sampling deneyi 105 kübit·40 katman kapı ölçeğinde; bilinen en iyi simülasyon algoritmaları ve eksaölçekli süper bilgisayarlar baz alındığında klasik simülasyonun yaklaşık 300 milyon yıl, bellek kısıtı varsa yaklaşık 10^25 yıl süreceği hesaplanıyor
  • Aynı nedenle sonuçları klasik bilgisayarla doğrudan doğrulamak da zor; bu deneyin ikna ediciliği, daha küçük devrelerde doğrulanan sonuçları büyük devrelere dışkestiren dolaylı doğrulamaya dayanıyor

Willow duyurusu ve 2019’dan bu yana ilerleme

  • Google Quantum grubu yeni 105 kübitlik süperiletken çip Willow’u resmen duyurdu
    • Duyuruda hata düzeltilmiş yüzey kodu kübit gösterimi yer aldı
    • Random Circuit Sampling tabanlı daha büyük bir kuantum üstünlüğü deneyi de birlikte açıklandı
  • Bu teknik ilerleme, Google’ın 2024 Ağustos’unda arXiv’de yayımladığı hata toleransı konulu preprint ile aynı temel sonuca karşılık geliyor
    • Fark, resmi Willow çip adı, Nature makalesi, ek ayrıntılar ve büyük ölçekli tanıtımın eklenmiş olması
  • Google’ın 2019’daki ilk kuantum üstünlüğü duyurusundan bu yana çipteki kübit sayısı kabaca iki katına çıktı, kübit koherens süresi ise 5 kat uzadı
    • 2 kübitlik kapı doğruluğu controlled-Z kapısı için yaklaşık %99,7, iswap kapısı için yaklaşık %99,85 düzeyinde
    • 2019’da bu oran yaklaşık %99,5 idi

Hata düzeltmede aşılan eşik

  • Bilimsel açıdan en önemli sonuç, yüzey kodu boyutu büyüdükçe kodlanmış mantıksal kübitin daha uzun süre korunabilmesi
    • Kod boyutu 3×3, 5×5, 7×7 şeklinde artırıldı
    • Daha büyük sistemin daha kararsız hale gelmesi yerine, hata düzeltme yapısı gerçekten ömrü uzatacak yönde çalıştı
  • Bu, kuantum hata toleransında önemli bir eşik değerinin aşılması olarak yorumlanıyor
    • Mantıksal kübitleri uzun süre saklayıp üzerlerinde işlem yapabilen ölçeklenebilir kuantum hesaplamaya giden koşullardan biri
  • Google’dan Sergio Boixo’ya göre Google’ın bir kübiti “gerçek” hata toleranslı kübit sayması için hata oranı yaklaşık 10^-6 olan hata toleranslı 2 kübitlik kapılar gerekiyor
    • Bu, tek bir hata oluşmadan önce yaklaşık 1 milyon hata toleranslı işlem yapabilme düzeyine karşılık geliyor
    • Bu deneyde tek bir kodlanmış kübit oluşturuldu; kodlanmış işlemler ya da birden çok kodlanmış kübit arasında işlemler denenmedi

Random Circuit Sampling deneyinin ölçeği

  • Google, Willow üzerinde Random Circuit Sampling tabanlı yeni bir kuantum üstünlüğü deneyini de duyurdu
    • 105 kübitlik çipte 40 katman kapı kullanıldı
  • Google’ın hesapladığı klasik simülasyon maliyeti, bugün bilinen en iyi algoritmalar ve eksaölçekli süper bilgisayarlar temel alınarak veriliyor
    • Bellek sorun değilse yaklaşık 300 milyon yıl
    • Bellek sorun olursa yaklaşık 10^25 yıl
    • Karşılaştırma için, Büyük Patlama’dan bu yana geçen süre yaklaşık 10^10 yıl
  • Bu sayılar, bugün bilinen simülasyon algoritmaları açısından makul görünüyor
    • Daha iyi klasik simülasyon yöntemlerinin bulunma olasılığı hâlâ var
    • Aynı zamanda deneyin kendisi de hızla iyileştirilebilir

Doğrudan doğrulaması zor kuantum üstünlüğü

  • En büyük dikkat noktası, Random Circuit Sampling sonuçlarının doğrudan doğrulanmasının aynı nedenle klasik olarak çok zor olması
    • Klasik bir bilgisayarın kuantum hesaplamayı simüle etmesi yaklaşık 10^25 yıl sürüyorsa, çıktının Linear Cross-Entropy skorunu doğrudan hesaplayıp doğrulamak da yaklaşık 10^25 yıl sürebilir
  • Bu yüzden Willow’un yeni kuantum üstünlüğü deneyi dolaylı doğrulamaya dayanıyor
    • Klasik bilgisayarların kontrol edebildiği daha küçük devrelerde sonuçlar doğrulanıyor
    • Bu sonuçlar daha büyük devrelere dışkestiriliyor
  • Bu dışkestirmenin kendisinden şüphe etmek için bir neden olmadığı düşünülse de, bu örnek yakın gelecekte verimli biçimde doğrulanabilir kuantum üstünlüğü deneylerine neden ihtiyaç olduğunu gösteriyor
    • Değerlendirme, doğrudan doğrulamanın zor olduğu bölgeye zaten derin biçimde girildiği yönünde

Çoklu dünyalar yorumu tartışması ve bu deneyin sınırları

  • Google Quantum AI lideri Hartmut Neven, kuantum bilgisayarların Everett tarzı çoklu dünyaların gerçekliğini kabul etmeyi gerektirdiğini savunan David Deutsch’un 1990’lardaki tartışmasına atıf yapıyor
  • Willow deneyi bu eski tartışmaya yeni bir içerik eklemiyor
    • Kuantum mekaniği öngörülerini yeniden doğrulayan bir örnek
    • Bu öngörülerin gerçekliği anlama açısından ne anlama geldiği ise 1920’lerden bu yana tartışılan bir mesele

Kübit platformları arasındaki rekabet dengesi

  • Willow, Google ve süperiletken kübit yaklaşımı için olumlu bir sonuç
    • Son yıllarda trapped-ion ve neutral-atom yaklaşımları öne geçmiş gibi görünen sonuçlar göstermiş, Quantinuum ve QuEra etkileyici sonuçlar elde etmişti
  • Rakiplerin de kod boyutu büyüdükçe mantıksal kübit ömrünün iyileştiğini göstermesi gerekiyor
    • Daha da ötesinde, postselection olmadan eşik değerini aşan mantıksal kübit işlemlerini kanıtlamaları gerekiyor
  • Trapped-ion kübitlerde kübitler hareket ettirilebiliyor ve 2 kübitlik kapı doğruluğu süperiletken yaklaşımdan daha ileride görünüyor
  • Süperiletken kübitlerin avantajı ise kapıların yaklaşık 1000 kat daha hızlı olması
    • Bu da milyonlarca örnek toplanması gereken deneylerin yapılabilmesini sağlıyor

Şüphecilik ve dış tepkiler

  • Kuantum hesaplama şüphecisi Gil Kalai, Google Quantum AI’ın olağanüstü iddialarına temkinli yaklaşılması gerektiğini ve metodolojik hata olasılığı bulunduğunu düşünüyor
    • Yazısının büyük kısmı Google’ın 2019 kuantum üstünlüğü deneyi verilerini yeniden analiz etmeye odaklanıyor
  • Buna karşılık, 2019 deneyinin zaten Google’ın yeni sonuçları ve başka kurumların Random Circuit Sampling sonuçları tarafından takip edildiği belirtiliyor
    • IBM, Quantinuum, QuEra ve USTC de iyi sonuçlar veren Random Circuit Sampling deneyleri bildirdi
  • Sabine Hossenfelder’in tepkisinin gerçek olgular açısından çok farklı olmadığı, ancak çok daha olumsuz bir çerçevelemeye yakın olduğu değerlendiriliyor
    • Abartılı veya dürüst olmayan biçimde sunulan başarısız kuantum hesaplama sonuçlarıyla uzun süre uğraşmış olmanın etkisiyle, gerçek bir milestone gösteren ve açık bir yanlışlık içermeden anlatılan bu sonuca olumlu bakıldığı ifade ediliyor

1 yorum

 
GN⁺ 2024-12-11
Hacker News yorumları
  • Bunu okuyunca kendimi çok küçük hissettim. API kullanan ve veritabanı satırlarını güncelleyen bir yazılım mühendisi olmak, az önce okuduklarımla kıyaslayınca gülünç derecede çocukça görünüyor.
    Bunu anlamaya neden çaba göstermem gerektiğini hayal etmek bile zor; tamamen erişilemez görünüyor. Böyle makinelerle ancak çok küçük bir elit kesim uğraşabiliyor.

    • Sırf eğlencesine nereye kadar gidebileceğini denemek de mümkün olabilir. Morbid obez 45 yaşındaki biri için sağlıklı olmak imkânsız görünse bile, beklentileri gerçekçi biçimde düşürüp bunu yönetilebilir rutinlere bölersen sonunda bir yerlere varabilirsin.
      Makalelere bakıp, çok sayıda boşluğu doldurup, boş zamanından birkaç yıl ayırırsan 6 ay sonra bugüne göre 6 ay daha yaklaşmış olursun. Bir nedeni olsun ya da olmasın, merakla denemeye değer bir şey; ayrıca birinin hayatını tek bir şeye adadığında doğal olarak başka şeylere hayatını adayamayacağını da unutmamak gerekir. Dağa tırmanmak, pizza yapmak ya da sosyal ortamlarda hazırcevaplık yapmak gibi senin daha iyi olabileceğin şeyler de var.
    • Benzer ama biraz farklı. Kuantum, füzyon, LHC, astronomi, yapay zeka gibi üst düzey mühendislik alanlarından o kadar uzağım ki sadece göz gezdirip kahvemi içiyor, kaşımı kaldırıp “ilginçmiş” diyor ve günlük hayatıma dönüyorum.
      Sonra şirkette ne yapmam gerektiğini düşünüyorum; ha evet, son 10 yıl civarında yaptığım gibi bileşen implementasyonu yapacaktım. Sorun şu: iyi para kazandıran ve yapılabilir bir iş olma konfor alanından vazgeçmeden, aynı zamanda bir alanda uzman gibi görünme ya da sorumluluk üstlenme yoluna girmek de zor. Burada sahtekâr sendromu ve sorumluluktan kaçma devreye giriyor; gerçekten tatile ihtiyacım var.
    • Ben de dün resmî Willow duyurusunu okuyunca tam böyle hissettim.
      Dün öğleden sonrayı ve bu sabahı öğrenebildiğim kadar öğrenmeye ayırdım; artık kuantum eşevreliliği, süperpozisyon ve faz ilişkileri hakkında çok yüzeysel de olsa bir fikrim var. Yani yapılabiliyor. Şimdi lineer cebir öğrenmem gerekiyor, kısa bir süreliğine gidiyorum.
    • Uzmanı olmadığımız her alanda küçüğüz; bu alanlar da neredeyse her şey demek. Son 50 yılda bilgisayar alanı muazzam biçimde genişleyip çok sayıda uzmanlık alanını kapsar hale geldi ve onun içinde bile her şeyi uzman düzeyinde bilmek mümkün değil.
      Kuantum bilişimi daha derinlemesine incelemek istiyorsan Scott Aaronson’ın “Quantum Computing since Democritus” kitabını şiddetle öneririm. Fizik ve matematik altyapın olsa bile üslubu canlı ve sürükleyici; zaten bildiğin konuları bile özgün ve sıkıştırılmış biçimde yeniden düzenliyor. Örneğin Cantor’un köşegen argümanı açıklaması ya da kuantum mekaniğinin “negatif olasılıkların” gerçek olmasının doğal bir sonucu olduğu iddiası, benim de çokça yararlandığım harika içgörüler.
      Kuantum bilişimin sınırlarını anlamak da faydalı. Sonuçta göreceğimiz şey, örneğin büyük sayıları çarpanlarına ayırmamızı sağlayan bir QaaS API olabilir. Shor algoritmasını ya da uygulama ayrıntılarını bilmesek de klasik yöntemlerden üstel ölçekte daha hızlı yanıt alacağız. Masaüstü kuantum bilgisayarları, özel diller ve onların üzerinde çalışan genel kullanıcı yazılımları beklemiyorum. Elbette bir gün birisi onun üzerinde Doom çalıştıracaktır, ama bu onlarca yıl sonrasının işi.
      https://www.alibris.com/booksearch?mtype=B&keyword=quantum+c...
    • İyi başlangıç noktaları da var. Yine de oradaki içeriğin yalnızca çok küçük bir kısmını anladım.
      https://podcast.clearerthinking.org/episode/208/scott-aarons...
      https://quantum.country
  • Çözdüğü problemin mevcut bilgisayarlarla yaklaşık 10^24 yıl süreceği söyleniyor ama kuantum araştırmacısı değilsen kimsenin umursamadığı bir problem.
    Kuantum araştırmacısı olmayan insanların da ilgi duyacağı bir problem çözseler iyi olurdu. Gezgin satıcı problemi n=10 ya da 10 basamaklı bir sayının çarpanlarına ayrılması gibi bir şey bile olur. O zamana kadar kuantum bilgisayarlar ticari füzyonla aynı kategoride: “atılım” çok, sonuç 0.
    Kanser araştırmasıyla karşılaştırınca fark iyi görünüyor. Her yıl çıkan “kanseri tedavi edebilecek atılım!” duyuruları neredeyse ortadan kalktı; bunun yerine istikrarlı ve gerçek ilerleme sürüyor.

    • “Kuantum araştırmacısı değilsen kimse o problemle ilgilenmiyor” demektense, daha iyi soru geri kalanımızın neden aynı şeylerle ilgilenmediği olabilir. 2014’te sinir ağı araştırmacılarının belirli problemlere neden ilgi duyduğunu sorguluyor olsaydık bugün nerede olurduk, bilmiyorum.
      İnanç ve vizyon, teknolojide de gerçekten ruhani şeyler.
    • Google da bir sonraki adımın gerçek dünya uygulama problemi bulmak olduğunu söylüyor. https://blog.google/technology/research/google-willow-quantu...
      “Bu alandaki bir sonraki zorluk, günümüz kuantum çiplerinde gerçek uygulamalarla ilgili ilk ‘yararlı ve klasik sınırı aşan’ hesaplamayı göstermektir.”
    • Bunun gezgin satıcı problemini çözmekle kesinlikle ilgisi olmayacak.
      Daha önemlisi, bu deney hattı hesaplama ölçeklemesini bozacak beklenmedik bir fiziksel olgu ortaya çıkacağı fikrini çürütmek için var. Güvenilir kişilerden hiç kimse mevcut deneyin pratik bir şey için yararlı olduğunu iddia etmiyor.
    • Daha önemlisi, o çözümün aslında hiçbir şekilde doğrulanmamış olması. Yanlış olabilir.
      Tam bir dışarıdan bakan biri olarak, bu kilometre taşının neden klasik olarak zor ama kolayca doğrulanabilir bir problem olmadığını anlayamıyorum. Kuantum bilişimin, normal bilgisayarlarla kırılamayan şifreleri çok kolay kıracağına dair çok şey duyduğum için bu daha da tuhaf geliyor.
    • Hub-and-spoke modeli kullanmayan havayollarının karşılaştığı problemler, kuantum bilişim için iyi bir pazar olabilir gibi geliyor. Tamamen yanılıyor olabilirim ama incelenmesi gereken değişkenler, permütasyonlar ve seçenekler inanılmaz derecede fazla.
  • Everett tarzı çoklu dünyalar yorumunu destekleyen, yani “hesaplama paralel evrenlere dış kaynak olarak verilmediyse nerede gerçekleşmiş olabilir?” argümanı mantıklı görünmüyor
    O paralel evrenler de aynı hesaplamayı aynı anda çalıştırıyor; dolayısıyla kendi hesaplamalarının bir kısmını bize “dış kaynak” olarak vermiş olmuyorlar mı? Öyleyse bu sıfır toplamlı bir durum; tüm evrenler genelinde performans artışı nasıl ortaya çıkabilir, bilmiyorum

    • Çoklu dünyalar yorumu böyle işlemez. Evren sayısı sabit değildir; hatta aslında net biçimde ayrılmış evrenler ya da zaman çizgileri de yoktur. Bunları saymaya çalışmak kıyı şeridi uzunluğunu ölçmeye benzer; yeterince yakınlaştırırsanız birbirine karışmışlardır
      Bir kuantum bilgisayar çalıştırdığınızda “yeni bir zaman çizgisi” oluşturulur. Elbette olduğu yerde duran sıradan atomlar da bunu yapıyordur; kuantum bilgisayarlardaki zor nokta, bu dallanmanın geçici olmasını sağlamaktır
      Bu yüzden kuantum bilgisayar, kendi kendisinin birden çok versiyonuna ayrılıp her versiyonda hesaplamanın bir kısmını yapar ve sonuçları birleştirir. Bu MapReduce değildir; birleştirmenin yapılabileceği yollar katı biçimde sınırlıdır ve klasik bakış açısından hepsi tuhaftır
      Bu gerekçeyle çoklu dünyalar yorumu savunulabilir. Çünkü birleştirilen hesaplama sonuçta bir yerlerde gerçekleşmiş olmalıdır. Hesaplama ne kadar büyük ve ne kadar uzun süreliyse, Kopenhag yorumuyla o kadar az örtüşür. Kesin konuşmak gerekirse pilot dalga teorisiyle çelişmez; ancak pilot dalga teorisi, çoklu dünyalar yorumuna “Şu zaman çizgisini görüyor musun? Gerçek olan bu, diğerleri sahte. Evet, onları gerçekleştirmek için gereken tüm hesaplama oluyor ama yalnızca ‘gerçeklik’ niteliğine sahip değiller” beyanını eklemiş halidir
      Fakat o zaman pilot dalga teorisi hesaplamacılıkla uyuşmaz; dolayısıyla zihin yükleme gibi kavramlarla da uyuşmaz hale gelir. Elbette bu sonucu kabul etmek de mümkündür
    • “Hesaplama paralel evrenlere dış kaynak olarak verilmediyse nerede gerçekleşmiş olabilir?” ifadesi, CS genelcisi bir dışarıdan bakan kişi olarak bana dar görüşlü geliyor. Fiziksel olarak tasarladığımız ve matematiksel olarak biçimselleştirdiğimiz hesaplama biçimlerine karşı önyargılı gibi
      Çoklu evrenin kendisine karşı değilim; ama “Turing tarzı hesaplama gerçekleşti ve bunun için paralel evrenler gerekiyordu” ile “yaşadığımız evrende sezgilere aykırı ve yeterince anlaşılmamış bir şey gerçekleşti” arasında seçim yapmam gerekse ikincisine oynardım
    • Yazıdaki bir cümleyi vurgulamak gerekirse, bu deney “çoklu dünyalar yorumu ile diğer yorumlar” arasındaki eski tartışmaya yeni bir şey eklemiyor. Deneye dair aynı derecede mümkün ve belki de kavramsal olarak daha basit yorum şu: kübitler kısa süreliğine birden çok bit dizisinin süperpozisyon durumuna girer, birkaç işlem yapılır, ardından ölçüm bu süperpozisyonu tek bir kesin bit dizisine çökerter. Çoklu evrene gerek yok
    • Bunun çalışması için, evrenlerin büyük çoğunluğunun doğru cevabı verdiği bir sistem tasarlamak yeterli
      En azından her olasılık için bir evren olacak şekilde başlar; böylece tüm kod yolları hesaplanır. Sonra doğru sonuç çıktığında çok daha fazla evren üreten bir mekanizma eklersiniz. Böylece her yanlış sonuç için 1 evren, yalnızca doğru sonuç içinse 2^300 evren oluşur. Bunu çalıştırdığınızda %99,99999 olasılıkla doğru sonucu alırsınız
      Bu yorumu savunmaya çalışmıyorum; ama çoklu dünyalar açısından bakınca bunun nasıl mümkün olabileceğini görmek kolay. Aslında hata düzeltme, yanlış cevaplardan ziyade doğru cevaplar için daha fazla evren üretmeye yarayan bir mekanizmaya dönüşür ve bütün sistem böyle çalışır. Kuantum hata düzeltmeyi böyle düşünmek oldukça makul. Çünkü gerçekte gözlenen doğru cevabı tercihli hale getiren mekanizmadır; çoklu dünyalarda da bu, daha fazla doğru-cevap evreni oluşturduğu anlamına gelir
    • Sonuç tüm evrenlerde aynıdır. Bir tür dağıt-topla MapReduce hissi var. Her evren problemin bir parçasını hesaplar, sonra bu sonuçların hepsi toplanarak nihai sonuç elde edilir ve bu sonuç tüm evrenlerde bulunur
      Bu mantık bana ikna edici geliyor. Gerçi sonuca zaten inanıyordum, dolayısıyla önyargılıyım
  • “Bu kuantum hesaplamasını klasik bir bilgisayarın simüle etmesi yaklaşık 10^25 yıl süreceğiyle tam olarak aynı nedenle, kuantum bilgisayarın sonucunu klasik bir bilgisayarın doğrudan doğrulaması da yaklaşık 10^25 yıl sürer” kısmını anlamıyorum
    Çözmesi uzun sürse de doğrulaması önemsiz olan çok sayıda problem yok mu? Örneğin birkaç çok büyük asal sayının çarpımı olan çok büyük bir sayının çarpanlara ayrılması gibi. 10^25 yıl ölçeğinde olmayabilir ama yine de öyle değil mi?

    • Bu hesaplama, çok kaba bir el kol hareketiyle söylemek gerekirse, rastgele bir durumu başlatmaya yakın; bu durumun rastgele başlatılıp başlatılmadığını klasik bir bilgisayarla makul sürede hesaplayamayacağımız iyi biliniyor
      Bunun çok kişiyi yanıltmasının nedeni, kulağa “P≠NP’yi kanıtladı” gibi gelmesi. Anlamanın anahtarı A) “bu hesaplama”daki bu sözcüğüne sıkı sıkıya tutunmak, B) asal çarpanlara ayırmanın kuantum hesaplamanın makul bir uygulaması olduğunu hatırlamak
      B ile çelişiyor gibi görünüyorsa, “evet, ama kuantum bilgisayarlar henüz asal çarpanlara ayırma yapacak kadar büyük değil” diyerek bu temizce çözülür
      Yazıda biraz dolaylı biçimde söylendiği gibi, biri A) klasik olarak makul sürede hesaplanamayan, B) çok küçük bir kuantum bilgisayarda hesaplanabilen ve C) klasik bir bilgisayarla makul sürede doğrulanabilen bir hesaplama bulursa, pek çok araştırmacı heyecanlanır
  • Donanım gelişiyor ama bir sorun var. Kuantum bilgisayarda çalıştırılacak algoritma yok. RSA’yı kırmakta işe yarayan Shor algoritması dışında hiçbir şey yok
    Kuantum simülasyonu ya da optimizasyon için faydalı olabileceği türünden belirsiz fikirlerden ibaret. Yarın tamamen çalışan bir kuantum bilgisayarımız olsa üzerinde ne çalıştıracağız? Ortalık bomboş
    Tek umut, kuantum algoritmalarında bir sıçrama; ama görünen bir şey yok ve bu alanda da fazla ilerleme yok. Üstelik kuantum algoritma şirketleri içinde en çok yatırım alan Zapata Computing de bu yıl battı

    • Zapata Computing meselesi şu: Hayali sihirli bilgisayarlar için algoritma geliştirerek para kazanmak epey zordur
    • Öncelikle kuantum kimyası simüle etmeye başlayabilirsiniz. Gerçi o noktada bu, simülasyondan çok gerçekten kuantum kimyası çalıştırmaya daha yakın olur
    • Biraz dayanak göstermek gerekir. HN’deki rastgele reklam teknolojisi geliştiricileri için faydalı kuantum bilgisayar algoritmaları olmaması pek bir şey ifade etmez
    • Doğru değil. Çok sayıda kuantum algoritması var
      https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_algorithm
  • İlgili yazı: Willow, Our Quantum Chip
    https://news.ycombinator.com/item?id=42367649

  • Özetle, bu gerçek bir sonuç; güzel tarafı, kübit sayısı arttıkça daha kısa değil, daha uzun süre hayatta kalıyor gibi görünmesi. Kötü tarafı ise sonucun açıkça doğrulanmaması, yalnızca dış değerleme ile teyit edilmesi.

    • İki farklı sonucu birbirine karıştırıyorlar
      a) Hata düzeltme, sinyali güçlendirebilmek için en başta düşük düzeyde hata gerektirir; sonunda o noktaya gelindi ve daha büyük düzeltme düzenekleri daha fazla hatayı işleyebiliyor
      b) “Standart” kıyaslama problemi artık klasik çiplerle gerçekten hesaplanması imkânsız bir şeyi %100 hesaplıyor. Sorun şu ki problem o kadar kuantumsal ki klasik çiplerle doğrulamak da artık imkânsız
  • Asıl önemli meseleye gelecek olursak, post-kuantum çağında nereye yatırım yapmalı? Kısaca özetleyeyim
    Google’ın Willow kuantum çipi şu anda süper bilgisayarların çok ilerisinde; başka yöntemlerle milyarlarca yıl sürecek bir işi dakikalar içinde çözüyor. Teknoloji ve yapay zeka gelişimi hızlanırsa, uzman tahminlerinin aksine kuantum üstünlüğü 2030’lardan daha erken gelebilir
    Merkezi mevcut bankacılık sistemleri, para transferlerini dondurma, süreçleri yeniden doğrulama ve yeni protokollere kontrollü geçiş yoluyla post-kuantum güvenli kriptografiye daha hızlı geçebilir. Buna karşılık merkeziyetsiz kripto paraların hard fork koordinasyonu zordur; kuantum güvenli algoritmalara geçiş işlem imzalarını uzatacağından ücretleri ciddi biçimde artırıp güveni zayıflatabilir
    Kuantum bilgisayarlar mevcut şifrelemeyi tehdit ederse, gayrimenkul veya hisse senedi endeksleri gibi gerçek dünya varlıkları, kripto para gibi dijital varlıklara kıyasla değerini daha iyi koruyabilir. Ne düşünüyorsunuz?

    • Bunun kelimenin tam anlamıyla tek bir doğru yanı yok
      Google’ın Willow kuantum çipinin şu anda süper bilgisayarların çok ilerisinde olup milyarlarca yıl sürecek bir işi dakikalar içinde çözdüğü söylenmiş; tam olarak ne tür bir hesaplama işinden bahsediliyor?
    • “Asıl önemli mesele” deyince ilgimi çekmişti, ama “nereye yatırım” kısmında hemen ilgimi kaybettim
  • Paralel evrenleri işin içine katmadan önce, bu sistemi makro dünyadaki doğanın muazzam parçacık sayısıyla karşılaştırsak nasıl olur? 1 gramda 10^23=2^76 parçacık var
    Google’ın rastgele devre örnekleme deneyi yalnızca 67 kübit kullandı; bu, 76’dan bile bir basamak düşük. Çipte 105 kübit vardı ve hata düzeltme deneyi 101 kübit kullanmış deniyor; nedenini merak ediyorum
    Google’ın deneyi, 105 kübitlik cihazın tamamında rastgele devre örnekleme çalıştırmaya kalkınca bir sorunla mı karşılaştı? Hesaplamanın paralel evrenleri çağırdığını söylemeden önce, o hesaplamanın sistem içindeki parçacık durumlarına klasik olarak kodlanmış bir durumla açıklanamayacağını görmek isterim

    • Evren, kum saatindeki kumu bir şekilde düzenli yığınlara dönüştürmenin yolunu biliyor. Bunu klasik bir bilgisayarla simüle etmek imkânsız gibi görünüyor, ama evren doğru sonucu gerçek zamanlı olarak “hesaplıyor”
      Gerçekte olan şeylerle bilgisayarla yapılabilenler arasında muazzam bir uçurum varmış gibi geliyor. Kuantum bilgisayarlar için de aynı şey geçerli olabilir
    • “Çipte 105 kübit vardı ve hata düzeltme deneyi 101 kübit kullanmış; nedenini merak ediyorum” demek, bayt 8 bittir ama Hamming hata düzeltme kodu 7 bit kullanır diye şaşırmaya benziyor
      Nedeni, o yöntemin 3-7-15-... bit gerektirmesi ve bunların içinde uyan en büyük değerin 7 olması
      Yüzey hata düzeltmede de aynı şekilde bu, listedeki değerler arasındaki en büyük sayıdan ibaret. Komplo teorisine gerek yok; tek bir çipteki kübit sayısını belirleyen üretim kabiliyetiyle de ilgisi yok
      [0] https://en.wikipedia.org/wiki/Hamming_code
  • “Kuantum bilgisayarın sonucunu klasik bir bilgisayarın doğrudan doğrulaması da yaklaşık 10^25 yıl sürer” iddiası pek mantıklı değil. Çözmekten çok daha kolay doğrulanan çok sayıda problem var
    Kuantum bilişim iddialarını neden böyle bir yaklaşımla doğrulamıyorlar?

    • Yazarın söylediği de tam olarak bu. Bu alandaki araştırmacılar, güvenilirlik için hızlıca doğrulanabilen test problemleri çözmeli
      Neden böyle yapmadıklarına gelirsek: Birincisi, 10^25 gibi azami problem boyutlarına ulaşabilmek için hesaplama cihazının doğasına mümkün olduğunca yakın bir problem alanı seçmek gerekiyor. Hızlı doğrulanabilen birçok problemde şu anda etkileyici derecede büyük problem boyutları ele alınamıyor. GPU’ların bilgisayar grafikleri veya lineer cebir gibi “utandıracak kadar paralel” algoritmalarda gerçekten güçlü olması gibi, bu kuantum çipi de çok fazla eşevrelilik gerektirmeyen belirli algoritma sınıflarında güçlü
      İkincisi, olası kullanım alanlarının önemli bir kısmının doğrulaması kolay değil ama yine de son derece faydalı ve ilginç. Hava durumu ve iklim tahmini, kuantum kimyası simülasyonu, Enerji Bakanlığı’nın nükleer simülasyonları gibi şeyler. Kriptografi, kolay doğrulanabilir sonuçlar vermesi bakımından epey istisnai
    • Bu blogda yazar tam da bu noktayı söylemiş gibi
    • Çünkü şu anda bu tür cihazlarda çalıştırılabilen, beklenen üstel hızlanmayı sağlayan ve hızlı bir klasik doğrulama algoritmasına da sahip olan bir problem bilmiyoruz. Yazarın ana fikri de bu; kendisi epey uzun zamandır böyle örnekler üzerinde çalışmanın önemli olduğunu savunuyor
    • Hossenfelder’ın bağlantı verdiği tweet bu kısmı doğrudan ele alıyor [1]. Kuantum bilgisayarın gerçek bir şeyi simüle edebilmesi için 4 basamak kat daha fazla kübite ihtiyacı var
      O zamana kadar, Aaronson’ın sözünü ettiği ara aşama test algoritması gibi bir şey olmadığı sürece oyuncak problemlerle sınırlı kalacak. Ancak böyle bir algoritma varsa da, kuantum bilgisayarın üstünlüğe sahip olmadığı yönünde ucuz bir itirazı mümkün kılar ve PR değerini düşürür
      [1] https://x.com/skdh/status/1866352680899104960
    • Bu tür problemlerin seçilmesi tesadüf olmayabilir mi? Bir şekilde kuantum sisteminden, klasik bir sistemin yapabileceğinin çok ötesinde bir hesaplama miktarı elde ediliyor; ama bundan faydalı bilgi çıkarılamıyor gibi. Hmm.