Komputer kwantowy rozwiązał problem w kilka minut zamiast w milion lat!
Kalifornijski startup D-Wave Quantum Inc. właśnie zapisał się na kartach historii komputerów kwantowych. Firma ogłosiła, że jej najnowszy prototyp D-Wave Advantage 2, wykorzystujący technologię wyżarzania kwantowego, rozwiązał rzeczywisty problem praktyczny, co zostało potwierdzone w recenzowanym artykule opublikowanym w prestiżowym czasopiśmie naukowym Science.
To pierwszy raz, gdy komputer kwantowy przewyższył możliwości klasycznych superkomputerów w zastosowaniach rzeczywistych, nie tylko teoretycznych. Do tej pory większość doniesień o przewadze obliczeń kwantowych nad klasycznymi dotyczyła problemów matematycznych o wątpliwej wartości praktycznej lub generowania liczb losowych. Tym razem jednak D-Wave pokazał realne zastosowanie swojej technologii.
Co udało się rozwiązać dzięki komputerowi kwantowemu?
Zespół badaczy z D-Wave skupił się na symulacjach programowalnych szkieł spinowych, które należą do najbardziej złożonych problemów z zakresu fizyki materiałów magnetycznych. Te symulacje pomagają w zrozumieniu zachowań minerałów magnetycznych, które znajdują zastosowanie m.in. w medycynie, półprzewodnikach, czujnikach, silnikach i wielu innych dziedzinach.
Problem ten, mimo swojej praktycznej wagi, od dawna był niemożliwy do efektywnego rozwiązania przy użyciu tradycyjnych superkomputerów. Prace z użyciem superkomputerów opartych na GPU, choć możliwe, pochłaniają ogromne ilości energii i czasu, czyniąc takie podejście nieefektywnym.
Jak działa komputer kwantowy D-Wave Advantage 2?
Przykład? Superkomputer Frontier z Oak Ridge National Laboratory potrzebowałby miliona lat oraz zużycia rocznego światowego zapotrzebowania na energię elektryczną, by znaleźć rozwiązanie tego problemu. Tymczasem D-Wave Advantage 2 poradził sobie z tym zadaniem w ciągu kilku minut.
Komputer D-Wave opiera się na metodzie wyżarzania kwantowego (ang. quantum annealing). Proces polega na znalezieniu najlepszego rozwiązania z wielu możliwych opcji poprzez minimalizację energii systemu. Maszyna startuje w stanie superpozycji, gdzie rozważa wszystkie możliwe odpowiedzi jednocześnie, a następnie, stopniowo zmieniając parametry systemu, dąży do znalezienia stanu o najniższej energii, czyli optymalnego rozwiązania.
To niezwykły dzień dla komputerów kwantowych. Nasze rozwiązanie pokazuje, że komputery kwantowe D-Wave są zdolne rozwiązywać rzeczywiste problemy, które pozostają poza zasięgiem nawet najpotężniejszych superkomputerów na świecie
Dlaczego to ważne?
Przełom D-Wave ma potencjał zmienić podejście do odkrywania nowych materiałów, optymalizacji procesów przemysłowych oraz rozwiązywania problemów, z którymi klasyczne komputery nie dają sobie rady. Symulowanie zachowań materiałów na poziomie kwantowym otwiera zaś drzwi do projektowania nowych leków, lepszych sensorów, bardziej wydajnych silników czy zaawansowanych półprzewodników.
Sukces D-Wave potwierdza również, że komputery kwantowe przestają być jedynie eksperymentalną ciekawostką, a zaczynają spełniać swoją obietnicę jako narzędzie do rozwiązywania złożonych problemów. D-Wave oferuje dostęp do tego procesora za pośrednictwem swojej usługi chmury kwantowej. Firma zapewnia, że będzie ją stale rozwijać, umożliwiając dostęp do mocy obliczeniowej dla klientów z całego świata.
