Jest potwierdzenie działania D-Wave

Kanadyjska firma D-Wave Systems już od 2011 roku sprzedaje swoje kwantowe komputery D-Wave. Zakupiły go dla siebie m. in. NASA, Google czy Lockheed Martin jednak w ich działanie nie wszyscy byli w stanie uwierzyć. Teraz wszelkie spekulacje powinny zostać ucięte, bo międzynarodowy zespół fizyków potwierdził, że D-Wave naprawdę naprawdę działa.

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.

W tamtych badaniach D-Wave potwierdził swoją wartość lecz nadal potrzebny był dowód bardziej namacalny, dlatego badacze z Google, Uniwersytetu Południowej Kalifornii w Los Angeles, Uniwersytetu Simona Frasera oraz z Politechniki w Tomsku opracowali inną metodę badań - wykorzystując jeden z kubitów jako sondę badali kwantowy stan pozostałych kubitów. I po raz kolejny udało się potwierdzić, że D-Wave naprawdę jest komputerem kwantowym - kubity były splątane i koherentne.

Oznacza to, że kwantowy komputer bazujący na algorytmie wyżarzania faktycznie działa, a teraz pozostaje (wcale nie mniej skomplikowana) kwestia jego skalowania oraz dopracowania. Ze względu na unikalną architekturę praktycznie dla każdego z zadań D-Wave trzeba nieco przebudowywać, a do tego nie jest on w stanie poradzić sobie z każdym problemem (nie radzi on sobie na przykład z algorytmem faktoryzacji Shora) - dlatego na razie bardziej przypomina kwantową wersję liczydła niż komputera (choć i tak dla tych wybranych problemów liczydło to jest o rzędy wielkości szybsze od klasycznych komputerów).

Mając jednak w pamięci, że 60 lat temu pierwsze komputery elektroniczne również można było opisać w ten sposób jest nadzieja, że za kilkanaście lat komputery kwantowe dopracowane na tyle, że będzie można z nich korzystać na co dzień i dojdzie do kolejnej rewolucji w technologii.

Źródło: