Канадская компания D-Wave объявила о создании машины для квантового отжига на 5000 кубитах, который превосходит прошлое поколение устройств по размеру, количеству связей между кубитами и скорости работы. Пресс-релиз опубликован на сайте компании. В то время как такие компании как Google, IBM и Rigetti пытаются построить полноценный квантовый компьютер, канадская компания D-Wave уже несколько десятилетий идет другим путем. D-Wave работает над созданием сверхпроводящих квантовых адиабатических вычислителей на основе квантового отжига — это устройства, которые могут решать только задачи оптимизации, но благодаря квантовому эффекту, туннелированию, потенциально они способны справиться с очень большими задачами, недоступными для классических устройств. Суть квантового отжига состоит в том, что квантовая система при достаточно низкой температуре находится в своем основном состоянии с наименьшей энергией. Это наименьшая энергия определяется гамильтонианом (функцией энергии), который задается видом исследуемой функции — у этой функции и ищется минимум.
D-Wave Systems. D-Wave Systems / 2020
Если изначально отжигатель находится в основном состоянии с неким начальным гамильтонианом, то плавно приводя гамильтониан к желаемому виду, вы все время остаетесь в основном состоянии. Этот эффект обеспечивается адиабатической теоремой. Таким образом, конечное состояние соответствует минимальной энергии конечного гамильтониана и является минимумом функции.
Перевод одного гамильтониана в другой осуществляет при помощи изменения магнитных полей, которые действуют на сверхпроводящие кубиты и на их связи с соседями. Чем больше кубитов и больше связей, тем больше контроля, и значит, можно решать более сложные задачи. Проблема современных устройств в том, что пока они слишком маленькие, чтобы конкурировать с классическими методами оптимизации. Прошлое поколение D-Wave 2000Q имело 2000 кубитов и каждый кубит был связан с шестью соседями, всего около 6000 связей. Такая топология очень сильно ограничивала размер задачи, которую можно решать на этом устройстве.
D-Wave Advatange. D-Wave Systems / 2020
D-Wave представили новое поколение квантовых адиабатических вычислителей D-Wave Advantage c 5000 кубитами, где каждый кубит связан с 15 соседями. Всего в такой машине более 35000 связей, что в 6 раз больше, чем в предыдущем поколении. Такая топология получила имя Pegasus и является важным инженерным достижением, которое может быть использовано и для универсальных квантовых компьютеров в будущем. Компания утверждает, что с помощью этой машины можно решить задачу с более чем миллионом переменных.
Слева: топология D-Wave 2000Q прошлого поколения с 6 связями Справа: топология D-Wave Advantage с 15 связями у каждого кубита. D-Wave Systems / 2020
Ученые из D-Wave так же добавили классические методы пред и постобработки, которые ускорили процесс решения оптимизационных задач, на 64% по сравнению с прошлым поколением вычислителей.
Улучшение в скорости работы и в размере решаемой задачи по сравнению с предыдущем поколением машин D-Wave. D-Wave Systems / 2020
Влияние классических методов постобработки на размер решаемой задачи для компьютером прошлого поколения и D-Wave Advantage. D-Wave Systems / 2020
Компания D-Wave является лидером на рынке квантовых отжигателей, в 2017 году компания аннонсировала старт продаж своих машин. Подробнее о квантовом отжиге и о его превосходстве над классическими алгоритмами можно прочитать в интервью с Алексеем Устиновым, руководителем группы «Сверхпроводящие квантовые цепи» в Российском Квантовом Центре и МИСИС — «Взять и потрясти».
Автор: Михаил Перельштейн
Источник: https://nplus1.ru/
Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!
