Nov kvantni računalnik D-Wave 2X hitrejši od klasičnih

O prvih komercialnih kvantnih računalnikih, ki jih je razvilo in jih še razvija kanadsko podjetje D-Wave, je še vedno veliko odprtih vprašanj. Prvim modelom so namreč očitali, da ne delujejo nič hitreje kot klasični, nekvantni računalniki in raziskovalci so našli celo klasični algoritem, ki je dobro opisal hitrost računalnika D-Wave Two. Eden izmed problemov je, da uporablja adiabatno kvantno računanje, kjer je težko primerjati hitrost z rezultati klasičnih računalnikov.

D-Wave je izdelal nov kvantni računalnik D-Wave 2X, ki dela z dobrimi 1000 kubiti, s čimer se približuje spodnji meji, da bo uporaben tudi za reševanje realnih problemov. Pomerili so njegovo hitrost in trdijo, da je od 8-krat do 600-krat hitrejši od klasičnih računalnikov. Pristaviti je treba, da to velja le, če zanemarimo ceno operacij I/O, saj je vnos kvantnega stanja in branje rezultatov izračuna počasno. Celokupni pospešek naj bi bil zgolj od dvakraten do petnajstkraten.

Glavno vprašanje je, kako to izmeriti. Saj veste, če izdelate nov procesor, si hkrati izmislite še nov test (benchmark), ki mu je pisan na kožo in pokaže neverjetno hitrost. V D-Wave so naredili podobno in hitrost izmerili z lastnim testom, kar pa je bilo dejansko smiselno. Če je kvantni računalnik namenjen drugačnemu tipu problemov kakor klasični, potem merjenje z istimi vatli nekako ni smiselno. Adiabatni kvantni računalniki iščejo energijske minimume in če smo Hamiltonov operator primerno postavili, nam ti povedo nekaj o rešitvi želenega problema. Hitrost D-Wave 2X so zato merili kot TTT (Time to Target). Iskali so namreč dovolj dobre rešitve (recimo problem trgovskega potnika je tak, da nima smisla porabiti 100-krat več časa, da bi našli za odstotek boljšo rešitev) in primerjali, kako dolgo potrebuje klasični računalnik, da najde enako dobro rešitev (ki seveda ni nujno optimalno, celo zelo verjetno je, da ni). Je tak način merjenja upravičen? Je, če se zavedamo, da kvantni računalnikov ne bomo uporabljali v iste namene kot klasičnih. Je pošten? Odvisno, kateremu polu pripadate.

D-Wave 2X je ne glede na vprašanje metrike dovršen kos strojne opreme. Da obdrži 1000 kubitov v koherentnem stanju, je ohlajen na 15 milikelvinov in ima 128.000 Josephsonovih mostičkov. A da bo resnično uporaben za simulacije kvantnih sistemov, česar bi bili fiziki in kemiki izjemno veseli, bo moral še nekoliko zrasti. Tisoč kubitov je premalo.