D-Wavov kvantni računalnik bistveno hitrejši od klasičnega

Prvi je kvantno premoč razglasil Google že pred poldrugim letom, sedaj pa zelo vzpodbudne novice prihajajo iz D-Wava. Skupaj z Googlovimi raziskovalci so pokazali, da je tudi njihov kvantni računalnik, ki uporablja povsem drugačen princip delovanja (quantum annealing), v nekaterih primerih milijonkrat hitrejši od klasičnih. To je pomembno odkritje, še zlasti ker so bili strokovnjaki o D-Wavovem kvantnem računalniku skeptični, da naj zaradi svoje zasnove ne bi bil primeren za vse kvanten algoritme. O dosežku poročajo v reviji Nature Communications.

Prvikrat so reševali resničen problem iz vsakdanjega sveta, za katerega so sicer Vadim Berezinskii, J. Michael Kosterlitz in David Thouless leta 2016 prejeli Nobelovo nagrado za fiziko. Gre za dvodimenzionalni kvantni magnet, ki predstavlja tako imenovano eksotično snov. S tem izrazom so označili vse nenavadne oblike snovi, denimo superprevodnost, superfluidnost, tanke magnetne filme ipd. Pri kvantni premoči gre za rešitev problema, ki s klasičnim računalnikom ni rešljiv, v konkretnem primeru pa govorimo o bistveni pospešitvi. To je prvi praktični prikaz, kako kvantno računalništvo prinaša prednosti tudi za probleme, ki so sicer rešljivi brez njih.

Z D-Wavovim kvantnim računalnikom z 2000 kubiti so simulirali eksotični magnetizem (dvodimenzionalni kvantni magnetni sistem). V tem računalniku so kubiti povezani z najbližjimi sosedi, na stanje katerih lahko vplivajo med izračunom. Izračun je v bistvu iskanje novih stanj, do katerih se sistem lahko tunelira. Tak kvantni računalnik je najpripravnejši za simuliranje kvantni sistemov, saj jim je zelo podoben. Rezultate so primerjali s klasično simulacijo PIMC (path-integral Monte Carlo) in ugotovili, da je bila pospešitev do 3-milijonkratna, odvisno od kompleksnosti začetnega stanja.

V D-Wavu ne govorijo o kvantni premoči, temveč o pohitritvi. Priznavajo, da je problem morda klasično rešljiv bistveno hitreje potem, ko poznamo nekatere njegove lastnosti in izdelamo visoko specializiran algoritem. Pravijo, da je prihodnost hibridna, kjer bomo klasične računalnike dopolnjevali s kvantnimi.