Kuantum bilgisayar 48 yıllık matematik problemini deneysel olarak doğruladı

Çin'deki Zhejiang Üniversitesi ve Tsinghua Üniversitesinden araştırmacıların liderliğindeki ekip, 121 kubitlik süperiletken bir kuantum işlemci kullanarak iki geometri teoremini deneysel olarak kanıtladı. Çalışmada, 1978 Uluslararası Matematik Olimpiyatı'nda sorulan bir geometri problemi de ele alındı.

Kuantum bilgisayarların yalnızca karmaşık hesaplamalar yapan sistemler olmaktan çıkıp matematiksel akıl yürütme gerçekleştirebilen araçlara dönüşebileceğini gösteren çalışma, bu alanda dikkat çekici bir deneysel örnek ortaya koydu.

Araştırmacılar, tamamen programlanabilir süperiletken kuantum işlemci üzerinde otomatik geometri teoremi ispatını gerçekleştirdiklerini açıkladı. Çalışmada biri bir karenin köşegenlerinin birbirine dik olduğunu gösteren, diğeri ise 1978 Uluslararası Matematik Olimpiyatı'nda yer alan daha karmaşık bir geometri problemi olmak üzere iki teorem ele alındı.

Kuantum işlemciyle teorem ispatı

İlk teoremde araştırmacılar, bir karenin iki köşegeninin dik açıyla kesiştiğini kanıtlamak için Wu yöntemi olarak bilinen matematiksel yaklaşımın hibrit bir uygulamasını kullandı.

İkinci ve daha karmaşık problem ise üçgenler ile çemberlerin kesişimlerini içeren bir geometri problemiydi. Araştırmacılar bu aşamada “sembolik ispat araması” olarak adlandırılan yönteme başvurdu. Kuantum devreleri, doğru sonuca ulaşmak için mantıksal adımları önermek, uygulamak ve değerlendirmek amacıyla kullanıldı.

Araştırmacılara göre çalışmanın önemi, söz konusu matematiksel yöntemlerin yeni olmasından çok, ilk kez bu süreçlerin bir kuantum işlemci üzerinde gerçekleştirilebilmesinde yatıyor.

Kuantum bilgisayarlarda mantıksal akıl yürütme

Otomatik teorem ispatı olarak bilinen yaklaşımda sistem, önceden belirlenmiş kurallardan başlayarak doğrulanabilir mantıksal adımlar üzerinden bir sonuca ulaşıyor. Daha önce kuantum devrelerinin, kubitlerin gürültü ve kararsızlığı nedeniyle bu şekilde kodlanıp kodlanamayacağı deneysel olarak gösterilmemişti.

Araştırmacılar, elde ettikleri sonuçların yakın vadeli kuantum işlemcilerde otomatik mantıksal akıl yürütmenin uygulanabilir bir görev olduğunu gösterdiğini belirtti.

Çalışmanın yapay zeka açısından da olası sonuçları bulunuyor. Araştırmacılar ikinci teoremin çözümünde doğru adımların güçlendirilmesi amacıyla basitleştirilmiş bazı makine öğrenmesi tekniklerinden yararlandı. Ekip, daha ileri aşamalarda kuantum bilgisayarların, klasik bilgisayarlar üzerinde mevcut algoritmalarla çözülemeyen bazı matematik problemlerinde yapay zekaya yardımcı olabileceğini öne sürüyor.

Ancak bu olasılığın mevcut çalışmada test edilmediği de vurgulanıyor.

Çalışma henüz hakemli dergide yayımlanmadı

Kubitlerin süperpozisyon gibi kuantum özellikleri, kuantum bilgisayarların geleneksel bilgisayarların bitlerinden farklı biçimde bilgi işlemesine olanak sağlıyor. Araştırmacılara göre donanımın ölçeklendirilmesi ve daha gelişmiş hale getirilmesi, bu tür matematiksel akıl yürütme yöntemlerinin daha karmaşık problemlerde denenmesinin önünü açabilir.

Çalışma şimdilik sınırlı boyuttaki polinom örnekleri ve sembolik ilişkilerle gerçekleştirildi. İspat süreci de ardışık akıl yürütme aşamaları arasında ölçüm ve yeniden hazırlama gerektirdi. Araştırmacılar, bu sınırlamaların geliştirdikleri yöntemden ziyade mevcut kuantum donanımının kaynaklarından kaynaklandığını belirtti.

Çalışma henüz hakemli bir bilimsel dergide yayımlanmadı. Araştırmanın ön baskısı arXiv'de yayımlandı.