SuperconducTED

Kuantum simülasyonu için bulanık mantık tabanlı gürültü modelleme

Son güncelleme: 29 Mayıs 2026

Durum · Aktif araştırma · IEEE QCE 2026 hedefli

Rol · Baş Araştırmacı & Mimar

Genel Bakış

Kuantum donanımı gürültülüdür ve bu gürültü zamanla kayar. IBM makinelerini sürekli olarak yeniden kalibre eder; bu nedenle bir günün kalibrasyon verisine uydurulmuş bir gürültü modeli ertesi gün eskimiş olabilir. SuperconducTED farklı bir soru sorar: gürültüyü tek bir anlık görüntüye uydurmak yerine, kalibrasyon döngüleri arasında aktarılabilir biçimde yakalayan bir model oluşturulabilir mi? Yaklaşım, ham kalibrasyon verisini IBM arka uçlarının Qiskit Aer simülasyonları için topluluk tabanlı gürültü modellerine dönüştürmek amacıyla bulanık çıkarım kullanır.

Sorun

Kraus/Lindblad formalizmindeki standart gürültü modelleri kesin fakat kırılgandır. Bir aygıtın tek bir andaki durumunu tanımlarlar. IBM'in kalibrasyon değerleri saat be saat kaydığından, Pazartesi günü doğru olan bir model Çarşamba günü yanlış tahmin üretebilir. Araştırmanın hedefi, altta yatan donanım kayarken bile tahminleri geçerliliğini koruyan ve yayımlanmış bir 2026 referans kıyaslamasına karşı doğrulanan bir gürültü temsilidir.

Yaklaşım · Neden Bulanık Mantık

SuperconducTED, kalibrasyon parametrelerini (T1, T2, kapı ve okuma hataları) kesin skalerler yerine bulanık nicelikler olarak ele alır. Aralık tip-2 bulanık kümelerle Takagi-Sugeno-Kang çıkarımı kullanır; bu yöntem tek bir sayı yerine bir aralıkla yanıt verir. Sezgi şöyledir: tip-1 bir sistem T1 = 142 µs üyeliğinin 0,85 olduğunu söyler; tip-2 bir sistem ise bunun [0,55, 0,85] aralığında bir yerde olduğunu söyler, çünkü ne kadar emin olmadığımız konusunda da emin değilizdir. T1 gürültü kanalıdır; tip-2 ise o kanal hakkında ne kadar belirsizlik taşımamıza izin verildiğidir. Bu, Kraus/Lindblad formalizminin yerini almak yerine onu tamamlar: bulanık çıkarım, simülatörün tükettiği parametreleri üreten bir kalibrasyon danışmanı katmanı olarak işlev görür.

İş Hattı

Beş aşamalı bir akış, ham kalibrasyon verisini doğrulanmış bir gürültü modeline dönüştürür: kalibrasyon alımı, bulanıklaştırma, çıkarım, topluluk birleştirme ve Qiskit Aer entegrasyonu. Her aşama belgelenmiş ve sürüm kontrolüne alınmış olup temel tasarım kararları mimari karar kayıtları olarak saklanmaktadır.

Kalibrasyon Verisi Motoru

Aktarılabilirlik yalnızca gerçek kayma karşısında test edilebilir; bu nedenle proje veriyi sürekli toplar. Bir GitHub Actions cron işi IBM arka ucunu saatte bir yoklar ve her anlık görüntüyü ayrı bir veri dalına işleyerek donanımın gerçekte nasıl değiştiğine dair bir zaman serisi biriktirir. Bu veri kümesi, ekibin bir pencerede eğitilmiş bir modelin bir sonrakini hala doğru öngörüp öngörmediğini ölçmesine olanak tanır.

Durum

Aktif araştırma. Kalibrasyon motoru çalışmakta ve anlık görüntüler biriktirmektedir; çıkarım ve topluluk birleştirme katmanları uygulanmış olup yinelemeli inceleme aşamasındadır. Sonuçlar IEEE QCE 2026 bildirisi için hazırlanmaktadır. [TODO: add concrete transferability results once citable.]

Ekip

TED Üniversitesi'nde beş kişilik bir ekip ve bir öğretim üyesi danışman. Mert, mimariyi, karar kaydını ve kalibrasyon hattını yönetmektedir.

Teknoloji Yığını

Qiskit · Qiskit Aer · IBM Quantum · scikit-fuzzy · NumPy · SciPy · pytest · GitHub Actions · Python

Bağlantılar

GitHub organizasyonu → github.com/SuperconducTED