Rapora göre Google'ın Willow çipi moleküler benchmarklarda doğrulanabilir kuantum üstünlüğüne ulaştı

Tech Boss adını kullanan bir blogdan alınıp dev.to'da yayımlanan bir yazı, Google Quantum AI'ın 105 qubit'lik Willow işlemcisiyle bir geçiş metali molekülünün temel durumunu 282 saniyede hesaplayarak doğrulanabilir kuantum hesaplama üstünlüğü gösterdiğini iddia ediyor. Yazıya göre aynı iş yükü, dünyanın en hızlı ekzascale süperbilgisayarı olarak tanımladığı Frontier'de yaklaşık 4.200 yıl sürecek. Doğrulanması hâlinde bu sonuç, kuantum bilişimin en önemli gelişmeleri arasında yer alırdı. Ancak raporun birçok ayrıntısı derinlemesine bir incelemeye dayanamıyor.

İddia edilen benchmark

Yazıya göre Willow, azot fiksasyonunda merkez rol oynayan ve hesaplamalı kimya için uzun süredir hedef olan FeMoco olarak bilinen metal kümesi, yani nitrogenase'ın demir-molibden kofaktörünün elektronik temel durumunu hesapladı. Söyleneneye göre hesaplamada kuantum faz tahmini ile varyasyonel kuantum özçözücü birleştirilmiş, hata azaltma için sıfır gürültü ekstrapolasyonu ve 54 aktif moleküler orbitalin 108 spin-orbitale Jordan-Wigner eşlemesi kullanılmış. Yazı 282 saniye ve 4 dakika 42 saniye olmak üzere iki zaman veriyor; bunlar aslında aynı sayı.

Yazı, CCSD(T) ve DMRG gibi klasik yöntemlerin bu kümede, d-orbitalleri boyunca güçlü şekilde korelasyonlu elektronlar nedeniyle üstel ölçeklenme duvarına çarptığını savunuyor.

Tarif edilen donanım

Willow, Google'ın Santa Barbara tesisindeki bir seyreltme buzdolabında yaklaşık 10 milikelvin'de çalışan, ayarlanabilir kapasitif bağlayıcılarla düzlemsel bir ızgaraya dizilmiş 105 süperiletken transmon qubit olarak tanımlanıyor. Bildirilen metrikler arasında yüzde 99,84 ortalama iki qubit'li kapı doğruluğu, yüzde 0,038 tek qubit'li kapı hatası, fiziksel qubitlerden 2,4 kat daha uzun ömürlü mantıksal qubitler ve hataları gerçek zamanlı düzelten distance-5 ve distance-7 yüzey kodu yamaları yer alıyor. Yazı bunu, daha önceki ve sonunda klasik tensor-network algoritmalarıyla yaklaşık olarak çözülen rastgele devre örneklemesi gösterimlerinin ötesinde bir ilerleme olarak çerçeveliyor.

Yazı ayrıca, ilaç firmaları ve yarı iletken araştırma konsorsiyumları için Google Quantum Cloud adlı bir programla erken erişimin açıldığını, gübre sentezi, süperiletken adayları ve batarya katot kimyası uygulamalarıyla birlikte iddia ediyor.

Dikkatli olunması gereken nedenler

Rapor hakemli bir yayına atıfta bulunuyor ancak dergi, yazar ve DOI belirtmiyor; aktardığı alıntı da belirli bir kimseye isnat edilmiyor.

Aritmetik de çelişkili. 108 spin-orbitalin Jordan-Wigner eşlemesi en az 108 qubit gerektirir; oysa çipte toplam 105 fiziksel qubit var ve yazının tarif ettiği faz tahmini ancilla'larına ya da hata düzeltici yüzey kodu yamalarına hiçbir qubit kalmıyor.

FeMoco, alanda yaygın biçimde yüz qubitten çok daha fazlasına sahip hata toleranslı makineler gerektiren bir problem olarak görülüyor. Hata azaltma kullanan 105 qubit'lik bir cihazdan kimyasal doğrulukta bir sonuç elde etmek, standart varsayımlarla çelişir; bağımsız doğrulamanın tam da bu yüzden önem taşıması bundandır.

Bu tür klasik zorluk tahminleri tarihsel olarak gelişmiş klasik algoritmalar tarafından tartışmaya açılmıştır; yazı bu geçmişi rastgele devre örneklemesi konusunda kendisi de kabul ediyor. Son olarak, makale GPU VRAM'i, quantization biçimleri ve soğutma gibi ilgisiz önerilere kayıyor; bu, otomatik içerme çiftliklerine özgü bir örüntü ve yazı herhangi bir Google duyurusuna ya da makaleye bağlantı vermiyor.

Neden önemli

Google, sentetik bir örnekleme görevi yerine gerçek bir kimya probleminde gerçekten doğrulanabilir kuantum üstünlüğüne ulaştıysa, bu nokta kuantum işlemcilerin kataliz, gübre üretimi ve batarya malzemelerinde ekonomik olarak anlamlı işler yapmaya başladığı an olurdu. Sektörün onlarca yıldır vadettiği kilometre taşı tam olarak buydu. Google'ın kendisi ya da adı belirtilmiş bir dergi temeldeki çalışmayı yayımlayana kadar, bu raporun doğrulanmamış bir iddia olarak ele alınması en doğrusu: olağanüstü, ilkece denetlenebilir ama pratikte denetlenebilir kılacak makaleden şimdilik yoksun.