AWS’nin 2019’daki yıllık Re:Invent konferansı sırasında genel bulut sağlayıcısı, kuantum bilişime yönelik bir hizmet ve donanım girişimi olan Braket’i duyurdu.
Hizmet, 2020 yılında üç makine desteğiyle tanıtıldı: Rigetti’den süper iletken kapı tabanlı bir makine; bir tuzaklı iyon makinesi ve D-Wave’den bir kuantum tavlama cihazı. En son güncellemenin hibrit iş yüklerinin performansında 10 kat iyileştirme sağladığı iddia ediliyor.
AWS Braket genel müdürü Richard Moulds, şirketin kuantum bilgi işlem stratejisinin nasıl başladığını anlatıyor: “Süper iletken bir kuantum bilgisayar sağlamak için aslında Kaliforniya’daki Caltech kampüsünde bulunan bir donanım çalışması başlattık.” Buna Braket hizmetleri aracılığıyla erişildiğini ekliyor.
Şirketin kuantum hesaplama stratejisi, donanımdan bağımsız olmaya ve müşterilerine Braket aracılığıyla kuantum hesaplama teknolojisine erişim sunmaya odaklanmıştır. Kuantum hesaplama teknolojisi geliştiğinden, hiç kimse hangi kuantum teknolojisinin kazanan olarak ortaya çıkacağını kesin olarak bilmiyor.
Kuantum hesaplamayı kullanmak isteyen kuruluşların, çeşitli mimari yaklaşımlar arasındaki farkı anlaması, artılarını ve eksilerini tartması ve kullanım senaryolarını geliştirirken her tür kuantum bilgisayardan nasıl yararlanacağını öğrenmesi gerekir.
Molds, 2020 yılına kadar AWS’nin üç kuantum bilgi işlem cihazına sahip olduğunu söylüyor: “Hedefimiz, müşterilerin neyin gerçek olduğunu görebilmeleri ve hangi iddiaların anlamlı olduğunu görebilmeleri ve konuyla ilgili fikir sahibi olabilmeleri için çok çeşitli makineleri müşterilerin kullanımına sunmaktı. Bu makinelerin ne kadar hızlı geliştiğine bağlı olarak gidişat.” Bu, müşterilerin pan yapmasına yardımcı olduğunu ve kuantum bilişimin işlerinde olup olmayacağını anlamalarını sağladığını söylüyor.
Kuantum hesaplamaya farklı yaklaşımlar
Molds, kuantum bilgisayar için mükemmel bir mimarinin bulunmadığına dikkat çekiyor. İşletmelerin her mimarinin sunduğu farklı teknik yaklaşımları anlaması gerekiyor, “böylece müşteriler farklı cihazlarda denemeler yapmak istiyor. Bugünlerde kimse tek bir teknolojiye bağlı kalmak istemiyor. Henüz çok erken” diye ekliyor.
“Müşterilerin şu anda yapabileceği şey, günümüzün kuantum donanımını denemektir. Kuantum bilgisayarı oluşturmanın birçok farklı yolu vardır. İyonları, elektronları veya fotonları kullanabileceğinizi biliyorsunuz. Ancak hepsinin kalite, hata oranları, çalışma hızı, kübit sayısı, sunabilecekleri kapı türü ve bu kapılar arasındaki bağlantı açısından gerçekten farklı değiş-tokuşları var. Hepsi çok büyük farklılıklar gösteriyor.”
AWS’nin ele almaya çalıştığı kuantum bilgi işlem alanları arasında müşterilerin bir kuantum bilgi işlem makinesine erişip nasıl çalıştıklarını görmelerini kolaylaştırmak da var. Moulds’a göre, kuantum bilişimi geliştiren şirketler genellikle yalnızca birkaç çalışır durumda makineye sahip olabilir: “Bunlar laboratuvarlardadır ve çoğu zaman yalnızca özel erişiminiz vardır ve ilgili bilim adamlarını tanımanız gerekir.
“Raflarca sunucuya sahip değiller. Bunlar erken aşamadaki cihazlardır. Bazı durumlarda bunları prototip makineler olarak bile tanımlayabilirsiniz. Bu nedenle biraz bakıma ve beslenmeye ihtiyaçları var ve her gün kalibre edilmeleri gerekebilir. Ne yazık ki teknoloji şu anda Amazon veri merkezinde kuantum bilgisayarları oluşturacak kadar olgun değil.”
“Bugünlerde kimse tek bir teknolojiye bağlı kalmak istemiyor. Henüz çok erken”
Richard Moulds, AWS Braket
Bunun anlamı, müşterilerin çalıştırmak istediği programların AWS fiziksel sınırları içinde olmayan kuantum makinelerinde çalıştırılması gerektiğidir. Mold şöyle diyor: “Bu bağlantıyı güvence altına almak için çok çalışmamız gerekiyor ve güvenlik altyapılarının müşterilerimizin verilerini çalıştırmak için uygun olduğundan emin olmak için kuantum bilişim donanımı sağlayıcılarıyla çok yakın çalışıyoruz.”
Bu aynı zamanda Braket aracılığıyla kuantum bilgi işlem kaynaklarından yararlanmak isteyen AWS üzerindeki uygulamaların, hedef kuantum bilgi işlem sitesine olan ağ iletişimini azaltmak için optimizasyona ihtiyaç duyduğu anlamına da gelir.
“Klasik bilgisayarlar ile kuantum bilgisayarlar arasında her zaman çok önemli bir etkileşim vardır; el ele çalışırlar. Dolayısıyla, bu bağlantıyı verimli hale getirmek için yapabileceğiniz her şey sonuçta uygulamayı hızlandıracaktır” diyor Moulds.
Endüstri zorlukları
Donanıma erişimin yanı sıra Molds, kuantum hesaplamadaki bir diğer sorunun da sektörün parçalanmış olması olduğunu söylüyor. “Temel olarak her makinenin kendi geliştirici ortamı, kendi geliştirici araç kitleri vardır. Biz bundan uzaklaşmak istiyoruz ve müşterilerin kuantum algoritmaları tasarlamasını ve ardından bu algoritmaları mümkün olduğunca farklı türlerde çalıştırmasını mümkün kılmaya çalışıyoruz. [quantum computing] mümkün olduğunca makine.”
Moulds’a göre bugün bir kuantum bilgisayarı klasik bir makineden daha iyi performans gösteremez. Şöyle diyor: “İnsanlar, genellikle kuantum üstünlüğü olarak adlandırılan bazı sentetik problemler ve sentetik örneklerle karşımıza çıktılar, ancak bunlar yararlı problemler değil. Şu anda hiç kimse bu cihazları üretim iş yüklerini çalıştırmak için kullanmıyor. Kimse para biriktirmiyor.”
Pek çok işletmenin kuantum hesaplamayla klasik makinelere göre daha hızlı veya daha ucuz bir şekilde çözülebilecek yararlı sorunların olup olmadığını öğrenmek istediğini söylüyor.
Bununla birlikte, bilim adamlarının nasıl daha iyi bir makine ürettiklerini anlamaya çalıştıkları ve kuantum hesaplama için daha iyi algoritmaları nasıl belirleyeceklerini araştırdıkları araştırmalarda yapılan pek çok çalışma var.
Moulds, insanların kuantum algoritmalarının daha iyi çalışmasını sağlamak için klasik hesaplama tekniklerini makine öğrenimiyle birlikte nasıl kullanacaklarını aradıklarını söylüyor ve ekliyor:
“Bugün her şey deneyle ilgili.”
Molds, bilim adamlarının aynı zamanda moleküler simülasyon için kuantum hesaplamayı kullanma potansiyeline de baktıklarını söylüyor. Bunun başarılı olma potansiyeline sahip ilk kuantum hesaplama kullanım durumu olabileceğine inanıyor. “Bir bakıma mantıklı” diyor. “Bunu düşündüğünüzde, temelde bir kuantum sistemini simüle etmek için bir kuantum makinesi kullanıyorsunuz.”
Kimyasal bir reaksiyon, kuantum seviyesinde etkileşime giren atomları ve molekülleri (elektronlar ve protonlar) içerir. Kuantum bilgisayar, deneyin dijital ikizini etkili bir şekilde çalıştırıyor. Gerçek dünyadaki “ıslak laboratuvar” deneyinin sonuçları, gerçek kimyasal reaksiyonla aynı sonuçları üretene kadar dijital ikizdeki parametreleri ayarlamak için kullanılır.
Ancak Molds’un da belirttiği gibi, klasik bir bilgisayarda çalışan dijital ikizler, kimyasal reaksiyonları doğru bir şekilde modelleyemiyor: “Bu şeyleri klasik bir makine kullanarak mükemmel bir şekilde modelleyemezsiniz. Bu çok karmaşık.”
Petrokimyasallar, ilaçlar ve plastikler modellenemeyecek kadar büyük moleküllere dayanmaktadır. Klasik hesaplamada pek çok uzlaşmanın ve pek çok basitleştirmenin söz konusu olduğunu söylüyor. Kuantum bilgisayar, bilim adamlarına dijital ikizi basitleştirmeden ve taviz vermeden çalıştırmanın potansiyel bir yolunu sunuyor.
Moulds’la yaptığımız görüşmeden kuantum hesaplama cihazlarının çok uzakta olduğu anlaşılıyor. Elbette teknolojinin, genel bulutlardaki veri merkezi altyapısıyla aynı şekilde konuşlandırılabilecek bir noktaya gelmesi biraz zaman alacak. Yine de bu, kuruluşların potansiyel kullanım durumlarını araştırmak için farklı kuantum bilişim mimarisi türlerini denemelerini engellememelidir.
Ancak kuantum hesaplamanın henüz erken olduğu gerçeği, kuantum bilgisayarları hedefleyen uygulamaların klasik bilgi işlem mimarileri kullanılarak doğrulanabileceği anlamına geliyor. Gelecekte kuantum üstünlüğüne ulaşıldığında, sonuçları doğrulamak için bu simülasyonları çalıştırmak artık mümkün olmayacak.