Google i NASA zadowolone z kwantowego komputera

Google, NASA i konsorcjum USRA, w skład którego wchodzą amerykańskie uniwersytety, jest jednym z pierwszych klientów kanadyjskiej firmy D-Wave, która stworzyła pierwszy na świecie (choć nieklasyczny, o czym dalej) komputer kwantowy. I zdają się być oni zadowoleni z jego działania, bo podpisali właśnie umowę na kolejne 7 lat.

Posiadający 500 kubitów komputer D-Wave Two pozostanie zatem w kalifornijskim NASA Ames Research Center, gdzie dokładane mają być z czasem kolejne maszyny kwantowe - jeśli oczywiście takie powstaną.

NASA używa obecnie D-Wave do opracowania lepszego wsparcia kontroli misji, natomiast Google prowadzi badania nad sztuczną inteligencją i uczeniem maszynowym.

Klasyczne komputery działają na bitach - jednostkach informacji o stanie 1 lub 0, a wszystko odbywa się w tranzystorach włączanych i wyłączanych wewnątrz procesora. Kwantowy komputer działa jednak inaczej - bity są w stanie kwantowym, w którym potrafią one przechowywać kilka wartości jednocześnie, a zatem ich moc obliczeniowa rośnie wykładniczo - już 300 kubitów pozwalałoby na pracę z taką ilością liczb ile jest atomów we wszechświecie.

Problemy D-Wave wzięły się stąd, że firma ta porzuciła standardowy model bramki logicznej - gdyż bardzo trudno jest w nich utrzymać kubity (kwantowe bity) w ich kwantowym stanie - spontanicznie dochodzi do dekoherencji i zachowują się one jak klasyczne bity - przyjmują stan 1 lub 0. Kwantowe, splątane ze sobą bity (czyli kubity) są tam obudowane bardzo skomplikowaną elektroniką i stosowane jest tam tak zwane kwantowe wyżarzanie co znacznie ogranicza możliwości wykorzystania takiego komputera.

Już wcześniej badano działanie D-Wave. Zastosowano wtedy najprostszą możliwą metodę  - opracowano szereg zadań, które D-Wave musiał rozwiązać i porównano uzyskane przez niego wyniki z modelami dla klasycznych i kwantowych komputerów.

Udało się wtedy potwierdzić, że naprawdę dochodzi tam do kwantowego wyżarzania, a nie do "zwykłego" wyżarzania symulowanego. Symulowane wyżarzanie polega na losowym przeszukiwaniu przestrzeni alternatywnych rozwiązań aby wybrać najlepsze - co naukowcy przedstawiają na przykładzie analogii - to tak jakbyśmy chodzili po jakimś terenie - po jego górach i dolinach - w poszukiwaniu  najniższego punktu. W kwantowym wyżarzaniu jednak nie trzeba chodzić po terenie, lecz można niejako poruszać się "przenikając" przez teren - co umożliwia efekt zwany tunelowaniem kwantowym (cząstka może przekroczyć barierę potencjału o wysokości większej niż energia cząstki), dzięki któremu poszczególne kubity są ze sobą połączone - niejako zdają sobie świadomość z tego jakie procesy zachodzą w pozostałych. A dzięki temu komputer taki jest w stanie rozwiązywać określone problemy logiczne w dużo krótszym czasie od komputerów klasycznych.

Oczywiście do "prawdziwego" komputera kwantowego nadal mu daleko, niemniej jest to bardzo ważny krok naprzód.

Źródło: