Kuantum bilişimde çığır açan bir gelişme, yapay zekâ yetenekleri ve uygulamalarını dramatik biçimde hızlandırabilir.
İsveç’teki Chalmers Teknoloji Üniversitesi’nden araştırmacılar, "bugün transistörlerle inşa edilebilecek en hassas yükselteç" olarak tanımlanan son derece verimli bir yükselteç geliştirdi. Ekip, performanstan ödün vermeden güç tüketimini günümüzün en iyi yükselteçlerinin yalnızca onda birine indirmeyi başardı.
Bu yenilik, yalnızca kübitlerden veri okunurken devreye giren akıllı bir tasarımdan kaynaklanıyor. Düşük güç tüketimi, kübitlerle olan etkileşimi en aza indiriyor ve daha büyük, daha güçlü kuantum bilgisayarların inşasını mümkün kılabilir. Kuantum bilgisinden veri okumak son derece hassas bir işlem—en ufak sıcaklık değişimi, gürültü veya elektromanyetik parazit bile kübitlerin kuantum durumunu kaybetmesine yol açabiliyor. Yükselteçler ısı ürettiği için bu da dekoheransa sebep oluyor ve araştırmacılar daha verimli kübit yükselteçleri geliştirmeye çalışıyor.
Diğer düşük gürültülü yükselteçlerin aksine, yeni cihaz darbe kontrollü çalışıyor ve yalnızca kübit yükseltmesi gerektiğinde devreye giriyor, sürekli açık kalmıyor. Kuantum bilgisi darbeler halinde iletildiğinden, yükseltecin kübit okumasına yeterince hızlı tepki vermesi temel bir zorluktu. Chalmers ekibi, yükseltecin gelen kübit darbelerine sadece 35 nanosaniyede yanıt vermesini sağlayan akıllı bir kontrol için genetik programlamadan yararlandı.
Bu gelişme, çok daha fazla kübit barındıracak şekilde kuantum bilgisayarların ölçeklenmesi için kritik öneme sahip. Kübit sayısı arttıkça bilgisayarın işlem gücü ve karmaşık hesaplamaları çözme kapasitesi de artıyor. Ancak daha büyük kuantum sistemleri daha fazla yükselteç gerektiriyor ve bu da daha fazla güç tüketimiyle birlikte kübit dekoheransına yol açabiliyor. "Bu çalışma, gelecekte kuantum bilgisayarların ölçeklendirilmesinde, kübit yükselteçlerinin ürettiği ısının başlıca kısıtlayıcı faktör olduğu durumlara bir çözüm sunuyor," diyor Chalmers’tan mikrodalga elektroniği profesörü Jan Grahn.
Bu atılım, yakın zamanda yapılan ve küçük ölçekli kuantum bilgisayarların yeni fotonik kuantum devreleriyle makine öğrenimi performansını artırabileceğini gösteren araştırmalarla aynı döneme denk geliyor. Bulgular, günümüz kuantum teknolojisinin artık sadece deneysel olmadığını, belirli görevlerde klasik sistemleri geride bırakabildiğini ortaya koyuyor.
Kuantum bilgisayarlar, günümüzün en güçlü makinelerinin bile çözmekte zorlandığı problemleri ele alabilir; bu da ilaç keşfi, siber güvenlik, yapay zekâ ve lojistik gibi alanlarda yeni kapılar açıyor. Chalmers’ta geliştirilen ultra verimli yükselteç, yalnızca kübitlerden veri okunacağı zaman devreye giriyor. Akıllı, darbe tabanlı tasarımı sayesinde, mevcut üst düzey modellerin gerektirdiği enerjinin yalnızca onda birini kullanıyor.
Mevcut büyük dil modellerinin çoğu, eğitilmek için 1 milyonun üzerinde GPU saati gerektirirken, kuantum sinir ağları klasik sinir ağlarına kıyasla karmaşık ve yüksek boyutlu veri kümelerini daha verimli işleyebilir. Hız artışının ötesinde, kuantum bilişim; gelişmiş optimizasyon algoritmaları, daha sofistike model simülasyonları ve yapay zekâ modellerinin eğitimi için önemli ölçüde azaltılmış enerji tüketimiyle AI’da devrim yaratabilir.
"Kuantum AI’daki ilk büyük atılımların bu on yılın sonunda ve bir sonrakinin başında, bugünkü gürültülü kuantum cihazlardan onlarca-yüzlerce mantıksal kübite sahip hata düzeltmeli kuantum bilgisayarlara geçişle birlikte ortaya çıkmasını bekliyoruz," diyor IQM’de Kuantum İnovasyon Başkanı Dr. Ines de Vega. "Bu makineler, yalnızca deneysel NISQ kuantum algoritmalarının ötesine geçmemizi sağlayacak ve AI uygulamaları için pratik ve potansiyel olarak beklenmedik avantajların kilidini açacak. Kuantum Bilişim ve AI’nın birleşimi, dünyada büyük bir etki yaratma potansiyeline sahip. Kuantum ve AI birlikte, klasik bilgisayarların çözemediği problemleri çözebilir, AI’yı daha verimli, hızlı ve güçlü hale getirebilir."