AMD Umbra, kuantum hata düzeltme araştırmalarına güç verecek

AMD, IBM ve ABD’deki Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı (ORNL), kuantum bilgisayarlarda hata düzeltme yöntemlerini araştırmak için ortak bir bilgi işlem sistemi üzerinde çalışıyor. AMD Umbra adı verilen platform, IBM’in 120 kübitlik Quantum Nighthawk işlemcisiyle aynı tesiste kullanılacak. Sistem, AMD Instinct MI355X grafik işlemcileri ve beşinci nesil EPYC işlemcilerle destekleniyor.

IBM’in New York eyaletindeki Poughkeepsie tesisinde kurulan altyapı, kuantum donanımıyla klasik bilgisayarların birlikte çalışmasını gerektiren araştırmalara ayrılacak. Projede ORNL bünyesindeki Quantum Science Center da yer alıyor. Araştırmacılar, hata düzeltme yöntemlerini yalnızca teorik modeller üzerinden değil, gerçek kuantum donanımı ve yüksek performanslı bilgisayarların bir arada bulunduğu bir ortamda inceleyebilecek.

Kuantum sistemlerde hataları yönetmek

Kuantum bilgisayarlar, klasik sistemlerdeki bitler yerine kübitleri kullanıyor. Kübitlerin kuantum özellikleri farklı hesaplama yöntemlerine imkân verse de bu birimler çevresel gürültüye ve donanım kaynaklı hatalara karşı hassas. Hatalar kontrol altına alınamadığında hesaplamaların güvenilirliği ve kullanılabilirliği sınırlanabiliyor.

Kuantum hata düzeltme teknikleri, bilgiyi birden fazla fiziksel kübit üzerine kodlayarak hataları belirlemeyi ve düzeltmeyi hedefliyor. Süreçte kuantum işlemcisinden ölçüm verileri alınması, bu verilerin analiz edilmesi ve sonuçlara göre düzeltme kararlarının verilmesi gerekiyor. Klasik işlemciler ve grafik işlemcileri, bu analiz yükünü üstlenebiliyor.

Buradaki zorluk yalnızca doğru düzeltme kararını hesaplamak değil, bu kararı kuantum hesaplamanın temposuna yetişecek kadar hızlı verebilmek. İşlemde gecikme yaşanması, kuantum sisteminin güvenilir çalışmasını zorlaştırabilir. Bu nedenle kuantum işlemcisi ile klasik bilgi işlem kaynakları arasındaki veri akışı da araştırmanın önemli parçalarından biri.

AMD donanımı Umbra’da nasıl kullanılacak?

AMD’nin duyurusuna göre Umbra, Instinct MI355X GPU’ları ve beşinci nesil EPYC CPU’ları kullanıyor. Bu donanımlar, kuantum işlemcisinden gelen ölçüm verilerinin değerlendirilmesine ve hata düzeltme algoritmalarının çalıştırılmasına katkı sağlayacak. Böylece kuantum işlemcisi ile klasik sistemler aynı araştırma altyapısında görev yapabilecek.

İki sistemin aynı tesiste konumlanması, aralarındaki veri aktarımından kaynaklanabilecek gecikmeleri azaltma hedefini destekliyor. Ölçüm sonuçlarının ardından bir sonraki işlem adımının belirlendiği hesaplamalarda yanıt süresi önem taşıyor. Umbra’nın araştırmacılara sağlayacağı ortam, farklı hata düzeltme yöntemlerini gerçek donanım üzerinde incelemeye ve klasik bilgi işlem kaynaklarıyla nasıl etkileştiklerini değerlendirmeye yönelik.

Bu yaklaşım, kuantum ve klasik bilgisayarların birbirinin alternatifi olarak değil, belirli araştırma görevlerini paylaşan sistemler olarak ele alınmasını gerektiriyor. Kuantum işlemcisi hesaplamanın kuantum tarafını yürütürken ölçüm verilerinin işlenmesi ve düzeltme algoritmalarının çalıştırılması klasik donanımlara düşebiliyor. Umbra’nın tasarımı da bu iş bölümünü aynı tesis içindeki donanımlarla araştırmayı amaçlıyor.

Projenin araştırma açısından anlamı

AMD, IBM ve ORNL’nin ortak çalışması, kuantum bilgisayarların bilimsel araştırmalarda daha güvenilir kullanılmasına yönelik altyapı geliştirme çabalarının bir parçası. Duyurulan sistem, kuantum işlemcisinin tek başına yeterli olmadığını; ölçüm verilerini zamanında analiz edebilecek klasik bilgi işlem kaynaklarının da araştırma düzeninde yer alması gerektiğini gösteriyor.

Umbra’nın odağında, bu iki hesaplama türünü aynı ortamda buluşturarak hata düzeltme çalışmalarını gerçek donanımla yürütmek var. Proje için paylaşılan bilgiler sistemin donanım bileşenlerini ve kullanım amacını ortaya koyuyor; araştırma sonuçlarının ne zaman alınacağına veya hata düzeltme performansında ne ölçüde ilerleme sağlanacağına ilişkin bir sonuç ise açıklanmıyor. Bu nedenle Umbra’yı, kuantum bilgisayarların karşılaştığı güvenilirlik sorunlarını araştırmak için kurulan ortak bir altyapı olarak değerlendirmek gerekiyor.