Google’ın Willow kuantum çipi, donanımda doğrulanabilir kuantum üstünlüğü sergiledi

• "Kuantum bilişimin gerçek uygulamalarına doğru büyük bir adım: Google’ın ‘Quantum Echoes’ algoritması"
• Quantum Echoes algoritması, Google’ın Willow kuantum çipi üzerinde çalışıyor ve dünyada ilk kez doğrulanabilir (Verifiable) kuantum üstünlüğünü gerçekleştiren örnek olarak duyuruldu
• Bu algoritma moleküler yapıları hesaplayabiliyor ve doğadaki sistemleri simüle edebiliyor; ayrıca mevcut ultra hızlı süper bilgisayarlardan 13.000 kat daha yüksek performans gösteriyor
• Quantum Echoes, kuantum sinyalinin ‘eko’sunu geri döndürüp ölçme yöntemiyle çalışıyor; ince girişimleri güçlendirerek son derece hassas hesaplamaları mümkün kılıyor
• UC Berkeley ile iş birliği içinde yürütülen deneylerde moleküllerin geometrik yapısı doğru şekilde tahmin edilirken, mevcut NMR yöntemleriyle görülemeyen moleküller arası mesafe bilgileri de yakalandı
• Bu başarı, kuantum bilişimin ilaç geliştirme, malzeme bilimi ve nükleer füzyon araştırmaları gibi gerçek endüstriyel alanlara girişinde önemli bir dönüm noktası olarak değerlendiriliyor

---

Quantum Echoes algoritmasının ortaya çıkışı ve önemi

• Google, bu araştırmayla kuantum bilgisayarların ultra hızlı süper bilgisayarları aşarken sonuçların doğrulanabildiğini kanıtladı
  • Bu, yalnızca “kuantum üstünlüğü (Quantum Supremacy)” değil, tekrarlanan deneylerle aynı sonucun yeniden üretilebildiği ‘doğrulanabilir’ bir hesaplama anlamına geliyor
• Willow çipinde uygulanan OTOC (Out-of-Time-Order Correlator) algoritması, sinyali ileri taşıdıktan sonra bir kübiti bozup ardından ters yönde geri getirerek ‘eko’yu ölçüyor
  • Kuantum girişimi (constructive interference) etkisiyle sinyal güçleniyor ve çok küçük değişiklikler bile tespit edilebiliyor
• Willow çipi, 105 kübitlik bir dizi kullanıyor ve düşük hata oranı ile yüksek işlem hızı sayesinde bu hassas ölçümü gerçekleştiriyor

Willow çipi ve teknik temel

• Willow, Google’ın 2024’te tanıttığı en yeni kuantum çipi; hata bastırma teknolojisini büyük ölçüde geliştirerek yaklaşık 30 yıllık zorlu bir problemi çözen bir platform
• Önceki Random Circuit Sampling karşılaştırmasında Willow, kuantum durum karmaşıklığını en üst düzeye çıkararak güçlü performansını kanıtlamıştı
• Quantum Echoes, yalnızca bir karmaşıklık deneyi değil; fiziksel deneyleri modelleyen yeni bir hesaplama biçimi olarak hem hassasiyetin hem de karmaşıklığın doğrulanmasını gerektiren zorlu bir test

Moleküler yapı hesaplaması ve deneysel doğrulama

• Google ve UC Berkeley birlikte kuantum tabanlı moleküler geometri hesaplama deneyi yürüttü
  • 15 ve 28 atomdan oluşan iki moleküle Quantum Echoes algoritması uygulandı
  • Sonuçlar mevcut NMR (nükleer manyetik rezonans) bulgularıyla uyumlu olurken, mevcut yöntemlerle gözlemlenemeyen moleküller arası mesafe bilgileri de yeni olarak elde edildi
• Bu sayede Quantum Echoes’un, bir ‘moleküler cetvel’ gibi yapıyı ölçebilen yeni bir araç olma potansiyeli gösterildi
  • Özellikle ilaçların bağlanma yapıları, batarya malzemeleri ve polimerler gibi yeni malzemelerin analizinde kullanılma potansiyeli yüksek

Gerçek uygulamalara doğru ilerleme

• Bu başarı, kuantum bilgisayarların ilaç, yaşam bilimleri ve malzeme araştırmaları gibi gerçek endüstriyel sorunların çözümüne yaklaşabildiğinin ilk işareti olarak görülüyor
• Quantum Echoes, kuantum makinelerinin doğadaki etkileşimleri hassas biçimde modelleyebildiğini gösteren ampirik bir örnek
  • Örnek: ilaç adaylarının proteinlere nasıl bağlandığının yapısal analizi, yeni iletken malzemelerin moleküler dizilimlerinin anlaşılması
• Google şu anda ‘Milestone 3’, yani uzun ömürlü mantıksal kübit (logical qubit) gerçekleştirme hedefine ilerliyor
  • Bu, gelecekte tam hata düzeltmeli kuantum bilgisayarların geliştirilmesine giden temel adım

Gelecek görünümü

• Quantum Echoes, kuantum hesaplamanın doğruluk, yeniden üretilebilirlik ve uygulanabilirlik olmak üzere üç unsurunu aynı anda kanıtlayan ilk çalışma olarak kayda geçti
• Google, bu araştırmayla “kuantum teleskobu (quantum-scope)” kavramını ortaya koyarak daha önce gözlemlenemeyen doğa olaylarını incelemek için yeni bir aracın mümkün olabileceğini gösteriyor
• Bu ilerleme, kuantum teknolojisinin laboratuvar aşamasını aşıp endüstriyel uygulama aşamasına girdiğini gösteren bir dönüm noktası olarak değerlendiriliyor

[GN⁺]

Hacker News görüşü

• Bitcoin'im olsaydı kuantum bilgisayarların gelişimi konusunda oldukça endişelenirdim; DEFCON konuşmasını izlemiştim (https://www.youtube.com/watch?v=OkVYJx1iLNs)
  • Bazı açık anahtarlı şifreleme yöntemleri kuantum algoritmalarına karşı savunmasız, ancak Bitcoin blokzincirinin çekirdek kısımları doğrudan etkilenmiyor. Bir kuantum bilgisayarın tek bir özel anahtarı kırması bile günlerden haftalara uzanacağı için yeterli ön uyarı alınabilir. Ama WhatsApp ve Signal gibi uçtan uca şifreli mesajlaşmanın güvenliği daha kaygı verici. Arada toplanmış mesajlar gelecekte çözülebilir, bu yüzden daha güçlü şifrelemeye hızla geçmek daha iyi. Signal bu konuda yakın zamanda önemli bir ilerleme kaydetti (https://arstechnica.com/security/2025/10/why-signals-post-quantum-makeover-is-an-amazing-engineering-achievement/) (https://arxiv.org/pdf/2505.15917)
  • Kuantum bilişimin oluşturduğu tehdit zaten yaygın biçimde bilinen bir sorun. Çözmek için yeterli zaman var ve dünya genelinde önlem çalışmaları sürüyor. Kuantum kriptografik saldırıları konusunda endişeleniyorsanız, risk altındaki şey kripto paralardan çok bankalar, aracı kurum hesapları, e-posta, SMS ve neredeyse tüm dijital hizmetlerdir
  • Kuantum bilişimin kripto para güvenliği için tehdit oluşturduğunu her söylediğimde hep çok tepki aldım. Bu da bana ne kadar çok HODLer olduğunu hatırlatıyor. Sonuçta kripto para yatırımı bir bakıma kuantum bilişimin gerçekleşmeyeceğine dair bir bahis
• “verifiable” ifadesi “iki kez çalıştırıp aynı sonuç çıkarsa tamam” anlamına mı geliyor? Quantum verifiability, aynı kuantum bilgisayarda ya da benzer düzeyde başka bir kuantum bilgisayarda aynı cevabın tekrar tekrar elde edilip güven sağlanabilmesi demek
  • Bildiğim kadarıyla 'doğrulanabilirlik', yalnızca klasik bilgisayar kullanan bir şüpheciye bile kuantum cihazının gerçekten doğru çalıştığını teorik olarak gösterebilmek anlamına geliyor. Mahadev(https://arxiv.org/abs/1804.01082) ve Aaronson(https://arxiv.org/abs/2209.06930) gibi çalışmaların talep ettiği türden katı kanıtlar burada önemli. Önceki RCS deneylerinde bu yetenek yoktu; bu yüzden 'doğrulanabilir kuantum üstünlüğü' gerçekten büyük bir ilerleme olurdu, fakat makalede buna dair pek bir şey yok. Basın bülteninin aksine, üstünlüğün kanıtlandığından çok "umut vadeden bir yön" gösterilmiş gibi
  • Makalenin hiçbir yerinde 'verifiability' kavramının kendisi açık biçimde ele alınmıyor. Anladığım kadarıyla önceki kuantum üstünlüğü deneyleri karmaşık olasılık dağılımlarından örnekleme yapma problemiydi ve bunun doğru yapıldığını doğrulamak zordu. Buna karşılık bu deneyde ölçüm değerleri net sayılar olarak çıkıyor; örneğin başka deney düzenekleri ya da bilgisayarlarla doğrudan karşılaştırılabiliyor. Ancak önceki deneylerde örneklerin beklenen değerleri hep 0'a yakın olduğundan fiilen gözlemlemek zordu. Bu arada bu yorum resmi bir açıklama olmadığı için benim tahminim
  • Bu, “benim makinemde çalışıyor” seviyesinin ötesinde, algoritmanın farklı kuantum bilgisayarlarda tutarlı biçimde çalıştığı anlamına geliyor
  • Bu deneyin özü, 'kuantum üstünlüğü'nün ilk kez doğrulanmış bir örneği olması. Metinde “tarihte ilk kez, bir kuantum bilgisayar süperbilgisayar kapasitesini aşan doğrulanabilir bir algoritmayı başarıyla çalıştırdı” ifadesi geçiyor
  • Yani sayı N kadar tekrarlama; sadece 2 kez çalıştırmak demek değil
• "En hızlı süperbilgisayardan 13.000 kat daha hızlı", "kuantum doğrulanabilirliği, bizim ya da benzer seviyedeki bir kuantum bilgisayarda aynı sonucun sürekli elde edilmesi", "NMR ile sonuçlar örtüşürken NMR'nin ortaya çıkaramadığı ek bilgileri de açığa çıkardı" gibi kısımlara bakınca, sonunda gerçek kuantum üstünlüğünün kanıtlanmış olduğu izlenimi doğuyor
  • Makaleye hızlıca bakınca, "NMR ile normalde öğrenilemeyen bilgi" denilen şeyin Hamiltonian'ın Jacobian ve Hessian'ının hesaplanması olduğu görülüyor. Yani yalnızca kuantum deneyi çalıştırılarak sistemin dynamics'i doğrudan simüle edilebiliyor. Jacobian ve Hessian, tüm parametrelere göre birinci ve ikinci türev matrisleri
• Bu sonuç ve iddialar hakkında klasik hesaplama alanındaki uzmanların ne düşündüğünü duymak isterim. Daha önce de kuantum üstünlüğü ilan edildikten sonra başka ekipler optimize edilmiş klasik algoritmalarla daha iyi sonuçlar göstermişti
• İlgili makalelere dair bilgiyi paylaşıyorum
  Fikir makalesi: Quantum Computation of Molecular Structure Using Data from Challenging-To-Classically-Simulate Nuclear Magnetic Resonance Experiments(https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.3.030345).
  Sonuçların başka bir kuantum bilgisayarda doğrulanması (henüz yapılmadı): Observation of constructive interference at the edge of quantum ergodicity(https://www.nature.com/articles/s41586-025-09526-6)
• Bunun hâlâ bir RCS problemi mi yoksa benzer bir şey mi olduğunu merak ediyorum. Bildiğim kadarıyla bugünkü kuantum bilgisayarların yapabildiği şey sonuçta yine 'kuantum bilgisayarın kendisini simüle etmek'e çıkıyor
  • Daha önce ünlenen random circuit sampling (RCS) deneyleriyle bu oldukça farklı. RCS'nin çıktısı şifrelenmemiş rastgele bir bitstring oluyor ve her çalıştırmada değişiyor. Rastgele olduğu için tekrarlanabilirliği yok ve açıkçası içerik olarak da pek ilginç değil; asıl mesele yalnızca kuantum bilgisayarın bunu verimli üretebilmesi. Bu deney ise her çalıştırmada aynı sonucu verebiliyor ve yapılandırılmış devreler kullandığı için çok daha kolay kontrol ediliyor. Ayrıca moleküler spektroskopiyle bağlantısı var; ölçeği küçük olsa da ileride anlamlı kullanım alanlarına dönüşebilecek bir işaret veriyor (rastgele bitstring üretmekten daha faydalı)
  • Bu deney ne bir RCS problemi ne de sayı teorisiyle ilgili. Sunumda anlatılan şey “Quantum Echoes” adı verilen bir algoritma. Deney düzeneği kurulduktan sonra bir qubit bozuluyor ve sistem genelindeki 'eko' gözlemleniyor. Bununla, daha önce NMR ile yapılan klasik bir deney kopyalanmış ve mevcut yöntemlerle elde edilmesi zor olan veriler de çıkarılmış
• Bu kez gerçekten işe yarar bir hesaplama gibi görünüyor; önceki sonuçlardan farklı olup olmadığını merak ediyorum
  • Gerçek dünyada hâlâ tamamen işe yaramaz seviyede. Ayrıca gerçekten doğrulanabilir olduğu da söylenemez
• Bildiğim kadarıyla kuantum çipler uygulanabilir kapı sayısındaki sınırlar nedeniyle yalnızca algoritmaların bir kısmını çalıştırabiliyor. Kuantum çipin gerçekten genel amaçlı bir bilgisayar (Universal Computer) olup olmadığını merak ediyorum
• “Donanım üzerinde tarihte ilk kez doğrulanabilir kuantum üstünlüğüne ulaşan bir algoritma gösterildi” türünden açıklamaları, yalnızca Google'dan bile, sanki birkaç kez daha görmüş gibiyim
  • Buradaki kilit nokta "doğrulanabilir" olması. Yani klasik olarak çok uzun sürecek bir hesaplamanın kuantum bilgisayarla tekrar tekrar tutarlı sonuçlar üretecek şekilde yapılmış olması. Buna karşılık RCS gibi şeylerde çıktı her seferinde değiştiği için doğrulama yapılamıyor
  • Eğer doğruysa, beklenen türden bir sonuç. Kuantum üstünlüğü dediğimiz şey de “eldeki kaynak ve teknolojiyle ulaşabildiğimiz klasik çözümlerle karşılaştırma”dan “biçimsel olarak doğrulanabilir ve faydalı çıktı”ya uzanan bir spektrum
  • Yalnızca Google için bile bu üçüncü kez oluyor
  • Bu kez Nature makalesiyle birlikte duyurulduğu için önceki örneklerden farklı bir anlam taşıdığı düşünülebilir(https://www.nature.com/articles/s41586-025-09526-6)
• Ben kuantum uzmanı değilim ama 10 yılı aşkın süredir bu tür haberler çıkıyor ve ortada gerçekten kullanılabilir bir sonuç yokmuş gibi geliyor
  • Fizik araştırmalarına fon çekmek için harika bir haber. İşe yaramasa bile bunun siyaset ya da gözetim harcamalarına gitmesinden daha iyi olduğunu düşünüyorum
  • Ben de uzman değilim; biri ek açıklama yaparsa iyi olur. Benim anladığım kadarıyla her şey hâlâ çok başlangıç aşamasında. Kuantum algoritmalarının mümkün olduğunu göstermek bile büyük anlam taşıyor. (Sanırım bu haberin iddiası da bu.) Eğer bu gerçekten kanıtlandıysa, bir sonraki aşama daha fazla qubit, daha çok dolaşık çift ve daha düşük hata oranıyla bunu gerçek problemlere uygulayabilmek olur. Bu tür duyurular çoğu zaman doğrudur ama "çok dar bir kapsam" içinde. Yani, "mevcut en hızlı yöntemden 10 bin kat hızlı bir asal çarpanlara ayırma algoritması geliştirdik!" deyip gerçekte yalnızca 103'e kadar olan sayıları çarpanlara ayırabilmeye benziyor
  • Şirketler kâr motivasyonuyla hareket ettiğinde, gerçek bilimsel itibar ya da ek araştırma yerine yatırımcılar ve hissedarlar için abartılı reklamlar yağar. Bu tür kışkırtıcı iddialar, asıl içeriği değerlendirme becerisi sınırlı ama gelecekteki getiriye odaklı hissedarlara yöneliktir. Bilimi şirketlere bıraktığınızda ortaya çıkan doğal sonuç bu