Bilim insanları, kuantum bilgisayarların işlem gücünü katlayacak devrim niteliğinde bir 3D kablolama mimarisi geliştirdi. Bu yeni teknoloji, bir kuantum işlemcinin destekleyebileceği kübit (qubit) sayısını 100 kat artırarak, 10.000 kübite ulaşmayı mümkün kılıyor.
Mevcut kuantum işlemciler, tıpkı klasik bilgisayarlarımızdaki işlemciler gibi iki boyutlu ve yatay kablolama kullanıyor. Bu durum, bir işlemciye sığdırılabilen kübit sayısını sınırlıyor. Şu anda piyasada bulunan işlemciler, yaklaşık 100 ila 120 kübit civarında seyrediyor.
Ancak geliştirilen yeni VIO-40K adı verilen mimari, üç boyutlu ve dikey kablolama kullanarak bu sınırlamayı aşıyor. Bu sayede 40.000 giriş-çıkış (I/O) hattı desteklenebiliyor ve fully-integrated çiplet modülleri sayesinde daha küçük bir alanda 10.000 kübitin eş zamanlı çalışması sağlanabiliyor. Bu, süperiletken kuantum bilgisayarlar alanında mevcut duruma göre 100 katlık bir gelişme anlamına geliyor ve tek bir kuantum işlemcide bu denli yüksek kübit sayısına ulaşılması ilk kez gerçekleşiyor.
Bu gelişmeyle ilgili açıklamalarda bulunan yetkililer, kuantum hesaplamanın kimya, malzeme bilimi ve enerji gibi alanlarda devrim yaratma potansiyelinin yıllardır konuşulduğunu, ancak sektörün 100 kübitlik işlemcilerle takılıp kaldığını belirttiler. VIO mimarisinin bu ölçeklenme engelini ortadan kaldırarak, ekonomik olarak anlamlı kuantum bilgisayarların önünü açtığı vurgulanıyor. VIO-40K ile kuantum ekosistemine şimdiye kadarki en güçlü ve hiper ölçeklenmiş kuantum işlemci mimarisi sunuluyor.
Dikey Entegrasyon ve Kuantum Demokrasisi Buluşuyor
Geliştirici firma, ilk VIO-40K birimlerinin 2028'de sevkiyata başlayacağını öngörüyor. Bu hedefi desteklemek amacıyla, 2026'da açılması planlanan endüstriyel ölçekli bir kuantum işlemci üretim tesisi inşa edilecek. Bu tesis, dünyanın en büyük kuantum üretim merkezlerinden biri olacak ve kuantum açık mimari (QOA) cihazlarına özel ilk üretim hattı olma özelliğini taşıyacak.
Bu zaman çizelgesini daha iyi anlamak için, rakip firmaların yol haritalarına bakıldığında 2.000 kübitlik işlemcilerin 2033 veya sonrasında gelmesi bekleniyor. 10.000 kübit destekleyen işlemciler için ise henüz bir takvim belirlenmiş değil.
Süperiletken kuantum bilgisayarlar üzerinde çalışan çoğu firma için darboğaz, kuantum işlemcilerin üretim şeklinden kaynaklanıyor. Tek bir yonga üzerine yalnızca belirli sayıda kablo sığdırılabildiği için, fizikçiler birden fazla işlemciyi birbirine bağlamak zorunda kalıyor. Her çip üzerindeki kübitler arasındaki bağlantılar yüksek doğrulukta olsa da, çipler arasındaki bağlantılar genellikle düşük doğrulukta olduğundan veri iletiminde darboğaz oluşuyor.
QuantWare'in VIO serisi, dikey kablolama kullanarak, bugünün 100 kübitlik yonga boyutundaki işlemcilerinden daha küçük bir çip üzerine 10.000 kübite kadar sığdırmayı başarıyor. Bu, ayrı ayrı üretilen modüllerin birleştirilerek tam çip oluşturulmasını sağlayan "çiplet" teknolojisi sayesinde elde ediliyor.
Mevcut kuantum işlemcilerin aksine, düşük doğrulukta çipten çipe bağlantılara güvenmek yerine, çipletler ayrı ayrı üretilip daha sonra tek bir işlemci gibi işlev görebilen bir sistem-çip (SoC) ortamı oluşturacak şekilde birleştiriliyor.
Kutu İçinde Kuantum Beyin
Geliştirici firmanın zaman çizelgesi rakiplerine kıyasla oldukça iddialı olsa da, şirketin QOA'yı benimsemesinin bu başarıda önemli bir etken olduğu belirtiliyor.
Diğer firmalardan farklı olarak, QuantWare uçtan uca bir kuantum bilgi işlem çözümü geliştirmiyor. Ürettikleri kuantum işlemciler, diğer firmaların bileşenleriyle (örneğin Qblox kontrolcüler ve Nvidia yazılımları) çalışacak şekilde tasarlanıyor.
Bu, VIO-40K'nın Nvidia NVQLINK ile tak-çalıştır özelliğine sahip olacağı anlamına geliyor. NVQLINK, kuantum işlemcilerin grafik işlem birimleriyle (GPU) hibrit bir klasik-kuantum sisteminde bağlanmasını sağlayan bir mimari olup, mevcut süper bilgisayarlarla arayüz oluşturulmasına imkan tanıyor. Aynı zamanda, geliştiricilerin tüm kuantum iş yüklerini hibrit sistemlere sorunsuz bir şekilde entegre etmelerini sağlayan paralel hesaplama platformu ve programlama modeli olan Nvidia CUDA ile de bağlantı kurabiliyor.
Sonuç olarak bu durum, QuantWare'i, diğer kuantum bilgi işlem kuruluşlarıyla iş birliği yaparak kuantum bilgi işlem sistemleri için Intel benzeri bir donanım sağlayıcısı konumuna getirme potansiyeli taşıyor.
