Microsoft'un topolojik kübit ile ilgili SSS'si

• Yazının yazarı Scott Aaronson: hesaplama karmaşıklığı teorisi ve kuantum hesaplama alanlarında tanınmış bir bilgisayar bilimcisi; ayrıca Scott Aaronson'un Kuantum Hesaplama Dersleri adlı bir kitabı bulunuyor.

S1. Microsoft'un duyurusunu gördünüz mü?

C. Evet, gördüm. Çok fazla sormaya gerek yok! Microsoft'tan Chetan Nayak birkaç hafta önce bana özel bir brifing verdi; ayrıca BBC World Business Report ve MIT Technology Review için de bu konuda görüş bildirdim.

S2. Topolojik kübit nedir?

C. Nonabelian anyons kullanılarak yapılan özel bir kübittir.

• Anyonlar, iki boyutlu bir ortamda var olabilen parçacık benzeri uyarılmalardır; ne fermiyondur ne de bozondur.
• 1990'ların sonlarında Alexei Kitaev, Michael Freedman ve diğerleri bunları teorik olarak incelemeye başladı.
• Ancak sıradan kübitlere kıyasla üretmeleri ve kontrol etmeleri çok daha zordur.

S3. Topolojik kübit neden önemlidir?

C. Topolojik kübitlerin dekoheransa (Quantum Decoherence) karşı daha dayanıklı olma ihtimali vardır.

• Sıradan kübitlerde hata oluştuğunda bunun yazılım tarafında düzeltilmesi gerekir (Quantum Error Correction).
• Topolojik kübitler ise hataların fiziksel olarak oluşmasını zorlaştıran bir yapıya sahiptir.
• Yani, nonabelian anyons'un örgülenmesi (braiding) değişmediği sürece hata oluşmaz.
• Donanım düzeyinde hatalara daha dayanıklı oldukları için yazılımsal düzeltme yükü azalır.

S4. Microsoft topolojik kübiti ilk kez mi yaptı?

C. Microsoft bunu iddia ediyor.

• Ancak Nature dergisindeki inceleme materyalinde önemli bir ifade yer alıyor:

  "Bu makalenin sonuçları, rapor edilen aygıtta Majorana zero mode'un varlığını kanıtlamaz."

• Yani Microsoft topolojik kübit yaptığını iddia etse de, Nature'ın hakem değerlendirmesi (peer review) tarafından bu henüz kabul edilmiş değil.

S5. Microsoft 2018'de Majorana zero mode'u deneysel olarak ürettiğini iddia etmiş ama sonra bunu geri çekmemiş miydi?

C. Evet.

• Bu nedenle, bu duyuruya ilişkin olarak bazı uzmanlar hâlâ temkinli davranıyor.
• Chetan Nayak'a güvenilirlik konusunu sorduğumda bana "Şu anda tamamen çalışan bir topolojik kübitimiz var. Daha ne istiyorsunuz?" diye yanıt verdi.

S6. Bu duyuru önemli bir bilimsel başarı mı?

C. Eğer iddia edildiği gibiyse, topolojik kuantum hesaplama ve fizik alanlarında büyük bir dönüm noktası olacaktır.

• Şimdiye kadar deneylerde ele alınan topolojik kübit sayısı 0'dan 1'e çıkmış oldu.
• Bunun, yeni bir madde hali (a new state of matter) yaratıldığı şeklinde de yorumlanabileceği söylenebilir.
• Ancak doğada bulunmayan ve ironik biçimde yalnızca Nature dergisinde var olan bir durum olması da işin tuhaf yanı.

S7. Bu gerçekten kullanışlı mı?

C. Henüz değil!

• 1 kübit ya da 30 kübit ile faydalı hesaplama yapılabileceğini söyleyenlere güvenmeyin.
• Microsoft da böyle bir iddiada bulunmuyor.
• Kuantum bilgisayarların gelecekte gerçekten nerelerde işe yarayacağına dair tartışmalar için bu blogun son 20 yıllık arşivine bakabilirsiniz.

S8. Bu duyuru, topolojik kübitlerin kuantum hesaplamanın geleceği olduğunu kanıtlıyor mu?

C. Henüz kanıtlamıyor.

• Microsoft'un iddiası doğruysa, topolojik kübitler 20-30 yıl önceki sıradan kübitlerin seviyesine ulaşmış demektir.
• Google, IBM, Quantinuum, QuEra ve diğerleri zaten onlarca ila yüzlerce dolaşık kübiti deneysel olarak ele alıyor.
• Topolojik kübitlerin başarılı olabilmesi için mevcut yöntemlerden çok daha güvenilir olmaları gerekir.
• Transistörlerin vakum tüplerinin yerini alması gibi, mevcut yöntemlere karşı ezici bir üstünlük sağlamaları gerekir, ancak bunun böyle olup olmayacağı henüz belirsiz.

S9. Microsoft dışında topolojik kübit araştırması yapan şirket var mı?

C. Neredeyse yok.

• Microsoft fiilen tek büyük şirket konumunda.
• Nokia Bell Labs ve Hollanda'daki Delft Üniversitesi de araştırma yürütüyor, ancak ölçekleri küçük.
• Yine de topolojik yaklaşımı sonuna kadar zorlayan bir şirketin olması ilginç.

S10. Microsoft birkaç yıl içinde bir milyon topolojik kübit yapabilir mi?

C. PR ve popüler bilim yazılarında belki mümkün görünür?

• Ama gerçekçi olarak "birkaç yıl içinde" ifadesi aşırı iyimser.
• Microsoft'a ve rakiplerine bol şans; önümüzde ilginç zamanlar var.
• Tabii o zamana kadar hâlâ uygar bir toplumu sürdürebiliyor olmamız gerekirse...

[xguru]

Microsoft, kuantum işlemci 'Majorana 1'i tanıttı