Calculatorul cuantic comercial nu reușește să impresioneze în noul test

Un nou test cuprinzător care confruntă performanța computerelor tradiționale cu cele cuantice dezvăluie că mașina comercializată ca primul computer cuantic disponibil comercial nu deține niciun avantaj de viteză în capacitatea sa de a rezolva un anumit tip de problemă.

Din anii 1980, fizicienii au aspirat să construiască un computer cuantic. Folosind biți cuantici, sau qubiți, care pot fi atât 0, cât și 1 simultan, aceste computere ar trebui să fie capabile să îndeplinească anumite sarcini mult mai rapid decât computerele tradiționale (SN: 3/10/12, str. 26).

Datorită numeroaselor provocări tehnice și fizice de bază, astfel de dispozitive sunt la cel puțin decenii distanță. Cu toate acestea, D-Wave Systems din Burnaby, Canada, a decis să construiască cel mai bun computer cuantic posibil cu tehnologia actuală. D-Wave One, introdus în 2010, și D-Wave Two lansat recent sunt alcătuite din circuite supraconductoare mici care servesc ca qubiți. Calculatoarele efectuează un algoritm despre care compania spune că valorifică două proprietăți ale mecanicii cuantice, întanglementul și tunelul.

Algoritmul ar trebui să exceleze în rezolvarea unei anumite clase de probleme care necesită alegerea celei mai bune soluții posibile dintr-o listă exhaustivă de soluții potențiale. Abordarea rapidă a acestor probleme de optimizare s-ar putea dovedi utilă în detectarea imaginilor, extragerea datelor și analiza financiară. Google a fost suficient de intrigat pentru a face echipă cu NASA și Universities Space Research Association pentru a cumpăra D-Wave Two, de aproximativ 15 milioane de dolari.

Dacă mașina prezintă într-adevăr încâlcirea cuantică și tunelul este dezbătut; mai multe studii recente oferă unele dovezi că o face. „Dar aceste studii nu abordează dacă computerul este de fapt mai bun”, spune Matthias Troyer, fizician computațional la Institutul Federal Elvețian de Tehnologie din Zurich.

Așadar, Troyer și colegii săi au creat un test de viteză între un algoritm cuantic care rulează pe un computer D-Wave Two de 503 qubiți (deținut de Lockheed Martin) de la Universitatea din California de Sud și o versiune clasică a aceluiași algoritm care rulează pe un computer tradițional. .

Scopul principal nu a fost să vedem care rezolvă problemele mai repede – asta ar depinde de factori precum viteza de procesare. În schimb, cercetătorii au vrut să știe cum se va comporta fiecare computer pe măsură ce problemele deveneau mai dificile. Calculatoarele tradiționale durează exponențial mai mult pentru a rezolva problemele de optimizare pe măsură ce se adaugă mai multe variabile. Timpul de rezolvare pentru un computer cuantic, totuși, ar trebui să crească mult mai lent.

După ce au executat mai multe iterații ale mai multor probleme, Troyer și colegii săi nu au găsit nicio dovadă a unui avantaj D-Wave Two, au raportat 19 iunie în Ştiinţă. În timp ce mașina s-a scalat mai bine decât computerul tradițional pentru o mică parte din sarcini, spune coautorul studiului Daniel Lidar de la USC, de fapt s-a descurcat mai rău pentru marea majoritate a problemelor.

Colin Williams, directorul de dezvoltare a afacerilor D-Wave și fizician cuantic, spune că echipa lui Troyer a ales tipurile greșite de probleme pentru test. „Problemele au fost pur și simplu prea ușoare”, spune Williams. „Nu au permis [the quantum algorithm] pentru a arăta un avantaj.” Lidar recunoaște că, în retrospectivă, el și colegii săi ar fi ales un alt set de probleme. Dar el spune că cercetătorii nu au găsit încă nicio problemă pe care computerul lui D-Wave o poate rezolva mai repede decât un computer tradițional, deoarece problema devine mai dificilă.

Itay Hen, un informatician al USC care nu este implicat în noua lucrare, caută astfel de probleme și spune că a găsit câteva posibilități interesante. El plănuiește să folosească metodele detaliate în Ştiinţă hârtie pentru a testa cei mai promițători candidați.

Misterul ar trebui să devină mai ușor de rezolvat odată ce D-Wave produce un computer cu mai mulți qubiți și hardware mai fiabil. Pe măsură ce mașinile D-Wave devin capabile să rezolve probleme mai mari, orice avantaj pe care îl au ar trebui să devină mai ușor de distins. „Practic, reproiectăm cipul de trei până la patru ori pe an”, spune Williams.