Kwantowy symulator pobił na głowę klasyczne algorytmy symulujące kwantowy magnes
Specjaliści z kanadyjskiej firmy D-Wave Systems, wykazali, że ich kwantowy procesor potrafi symulować zachowanie kwantowego magnesu znacznie szybciej, niż maszyna klasyczna. Okazało się też, że prędkość symulacji kwantowych znacznie lepiej od symulacji klasycznych skaluje się ze wzrostem trudności symulacji.
Symulatory D-Wave to wyspecjalizowane komputery kwantowe wykorzystujące technikę „kwantowego wyżarzania” (quantum annealing). Polega ona na znalezieniu najmniejszego elementu z grupy możliwych rozwiązań.
Andrew King, dyrektor ds. badań nad wydajnością w D-Wave, mówi, że symulowany kwantowy magnes podlegał fluktuacjom zarówno kwantowym jak i termicznym. Podczas symulacji Kanadyjczycy wykorzystali do 1440 kubitów. Teraz informują, że kwantowy symulator był ponad 3 miliony razy szybszy niż symulatory klasyczne wykorzystujące kwantowe algorytmy Monte Carlo. Przy okazji wykazano, że symulatory kwantowe lepiej skalują się wraz z rosnącą trudnością symulacji. Zauważono to zarówno podczas symulowania chłodniejszych systemów, gdzie efekty kwantowe są silniejsze, jak i podczas symulowania większych systemów. Innymi słowy, największa przewaga symulatorów kwantowych nad klasycznymi algorytmami ujawnia się w rozwiązywaniu najtrudniejszych problemów.
Trzeba tutaj przypomnieć, że naukowcy z D-Wave wykonali podobne badania już w 2018 roku, jednak wówczas symulacja przebiegła tak szybko, że nie mogli dokładnie zmierzyć dynamiki swojego systemu. Teraz, by spowolnić przebieg symulacji, dodali do niej przeszkodę topologiczną. Przeszkody topologiczne mogą złapać w pułapkę klasyczne symulacje z wykorzystaniem kwantowych algorytmów Monte Carlo. Symulator kwantowy jest w stanie ominąć tę pułapkę dzięki tunelowaniu, wyjaśnia Daniel Lidar, dyrektor Centrum Kwantowej Informacji, Nauki i Technologii z University of Southern California, który nie był zaangażowany w badania Kanadyjczyków. Ich praca to pierwsza demonstracja przewagi uzyskiwanej dzięki temu zjawisku. To bardzo interesujące i pokazuje, że kwantowe wyżarzanie to obiecujące narzędzie do kwantowych symulacji, dodaje.
Na osiągnięcie D-Wave warto zwrócić uwagę tym bardziej, że – w przeciwieństwie do wcześniejszych porównań algorytmów klasycznych i kwantowych – tym razem zajęto się rzeczywistym użytecznym problemem. Kwantowe magnesy są bowiem badane od jakiegoś czasu przez specjalistów pracujących nad nowymi materiałami. Kwantowe symulatory mogą znakomicie przyspieszyć te badania. Jednak D-Wave nie wyklucza, że możliwe jest opracowanie szybszych algorytmów klasycznych niż te obecnie używane. Przedstawiciele firmy uważają, że w najbliższym czasie największe korzyści uzyskamy dzięki połączeniu metod klasycznych i kwantowych.
Komentarze (0)