Kuantum çiplerinde sanal devrim: 7 bin GPU ile rekor simülasyon

Kuantum teknolojileri dünyasında donanım üretim maliyetlerini düşürecek ve tasarım süreçlerini hızlandıracak tarihi bir gelişme yaşandı. ABD’li araştırmacılar, dünyanın en güçlü süper bilgisayarlarından birini kullanarak bir kuantum mikroçipi üzerinde şimdiye kadar gerçekleştirilen en detaylı elektromanyetik simülasyonu tamamladı.

Küresel teknoloji rekabetinin yeni cephesi olan kuantum hesaplamada, fiziksel üretim öncesi ‘dijital ikiz’ oluşturma çalışmaları stratejik bir boyuta ulaştı. Berkeley Lab bünyesindeki bilim insanları, Perlmutter süper bilgisayarı üzerinde çalışan 7.000’den fazla NVIDIA GPU kullanarak, kuantum donanımlarının nasıl çalışacağını mikro düzeyde analiz etti.SANAL FABRİKA YAKLAŞIMI Kuantum çiplerinin fiziksel üretimi, ultra düşük sıcaklıklar ve karmaşık mikrodalga mühendisliği gerektirdiği için oldukça maliyetli bir süreçtir. Geliştirilen bu yeni simülasyon yöntemi sayesinde;Tasarım kusurları üretim öncesinde tespit edilebiliyor.Sinyal eşleşmeleri sanal ortamda optimize edilerek istenmeyen çapraz etkileşimler önleniyor.Üretim tekrarları azalarak kuantum Ar-Ge bütçelerinde ciddi tasarruf sağlanıyor.11 MİLYAR HÜCRELİK DETAY Araştırmacılar, bu devasa işlem için ARTEMIS adlı exascale modelleme platformunu kullandı. Sadece 10 milimetrekarelik bir alanı kapsayan, ancak üzerinde mikron düzeyinde oyuklar bulunan çok katmanlı çip, tam 11 milyar ızgara hücresine ayrıldı.24 saatlik süre zarfında Perlmutter’ın neredeyse tüm gücünü kullanan ekip, 7 saat gibi kısa bir sürede 1 milyondan fazla zaman adımını çalıştırmayı başardı. Proje liderlerinden Andy Nonaka, "Daha önce bu ölçekte bir mikroelektronik devre modellemesinin yapıldığını bilmiyorum" diyerek çalışmanın eşsizliğini vurguladı.FİZİKSEL GERÇEKLİK VE KUANTUM GELECEĞİ Geleneksel simülasyonlar çipleri birer ‘kara kutu’ olarak ele alırken, bu yeni yöntem çipte kullanılan niobyum metal tellerden rezonatörlerin şekline kadar her türlü fiziksel detayı Maxwell denklemleri üzerinden zaman alanında analiz ediyor. Bu sayede, kübitlerin birbirleriyle ve devreyle olan iletişimi gerçek zamanlı olarak taklit edilebiliyor.Kuantum Sistemleri Hızlandırıcı (QSA) direktörü Bert de Jong’a göre, bu emsalsiz simülasyon, daha güçlü ve yüksek performanslı kuantum çiplerin geliştirilmesini hızlandırarak bilimde yeni yollar açacak. Simülasyon sonuçlarının, önümüzdeki süreçte üretilecek fiziksel çiplerden elde edilecek verilerle karşılaştırılarak kalibre edilmesi planlanıyor.