D-Wave Computerlösung wirft mehr Fragen auf

(ISNS) – erwies sich ein experimentelle Computer von einer kanadischen Firma gemacht seine Fähigkeit, zunehmend komplexe mathematische Probleme zu lösen. Aber die Frage bleibt, wie viel dieser Berechnung macht tatsächlich aufgrund der seltsamen Eigenschaften der Quantenmechanik ist?

In der Theorie können Quantencomputer weit schneller als ihre klassischen Pendants, unglaublich komplexe Probleme zu lösen Berechnungen durchführen. Sie tun dies durch Speicherung der Daten im Quantenbits oder Qubits.

Zu jedem Zeitpunkt jeweils von einem klassischen Computer Bits kann nur einer "on" oder "off" Staat. Es gibt sie in herkömmlichen elektronischen Schaltungen, die die Regeln des 19. Jahrhunderts, der klassischen Physik zu folgen. Ein Qubit kann auf der anderen Seite mit einem Elektron oder in einer supraleitenden Schleife erstellt werden. Die eingängig Logik der Quantenmechanik gehorchen, ein Qubit kann handeln, als ob es "on" und "off" ist gleichzeitig. Es kann auch an den Staat von seinen Kollegen Qubits, einer Situation Verschränkung eng geworden. Dies sind zwei ungewöhnliche Eigenschaften, mit die Quantencomputer mehrere Lösungen gleichzeitig testen können.

Aber in der Praxis ein physische Quantencomputer ist unglaublich schwer zu laufen. Verschränkung ist zart und sehr leicht durch äußere Einflüsse gestört. Fügen Sie mehr Qubits, um das Gerät die Rechenleistung zu erhöhen, und es wird immer schwieriger, Verschränkung zu erhalten.

Anstatt zu kämpfen, um immer größere Zahl von Qubits im Gleichgewicht zu halten, investiert D-Wave Systems in eine andere Art von Quantencomputer, wo Verschränkung nicht so entscheidend ist. Ziel war es, einen "adiabatischen" Computer zu erstellen, in dem die Qubits in einem einfachen energiearmen Zustand beginnen und sind langsam stieß zu einem Staat, der die bestmögliche Lösung darstellt. Dies konnte das Unternehmen seine aktuelle Modell, D-Wave zwei 512 Qubits einzubauen.

D-Wave verwendet eine eingeschränkte Form der adiabatische Quantencomputer Quantum Glühen bezeichnet, die Qubits in einem Bad von Lärm oder zufällige elektrische Schwankungen, die ihre zarten Staaten stören können existieren, erklärt Daniel Lidar, der die Verwendung eines zwei D-Wave Gerätes an der University of Southern California betreut.

Es hilft, um einen Computer mit Quantum glühen, ein Forscher, den tiefsten Punkt in einer Landschaft von Bergen und Tälern suchen zu vergleichen. "Denken Sie an die Höhe der Landschaft als die Energie der das Problem, das wir zu lösen versuchen," schlug Lidar. "Wir haben das Problem gelöst, sobald wir die Energie minimiert, oder kamen in das tiefste Tal."

Ein "klassischer" Explorer müsste das Gelände allein decken, das sehr lange dauern würde. Aber eine Quanten-Expedition könnte die ganze Landschaft mit mehreren Wanderer gleichzeitig überblicken. "Sie haben mehrere Kopien dieser Landschaft und vielen zufälligen Wanderer zu Fuß auf einmal, aber für den Preis von einem", erklärte Lidar.

Quantum Glühen ist eine Methode zur Optimierungsprobleme zu lösen, in denen Sie die beste aller möglichen Lösungen, wie die Bestimmung des effizientesten Weg zwischen mehreren Reisezielen finden müssen. Wenn Sie der D-Welle ein Optimierungsproblem geben, verwendet es dann Quantum glühen, um die beste Lösung zu erreichen.

In einem Versuch, einen adiabatischen Algorithmus auf ein praktisches Problem anwenden haben Forscher, in Zusammenarbeit mit D-Wave, diese Methode verwendet, um Ramsey-Zahlen zu berechnen. Ramsey-Zahlen geben Sie bei Bestellung in einem ungeordneten System angezeigt wird. Zum Beispiel sie quantifizieren, wie viele Leute Sie brauchen, zu einer Party einladen, um sicherzustellen, dass zumindest einige der Gäste werden gemeinsame Freunde.

Die Wissenschaftler die Ramsey Zahl Berechnung in einem Optimierungsproblem verwandelt, und lief es mit 84 Qubits eine 128-Qubit-D-Wave-Gerät. Wie sie in Physical Review Letters diskutieren, kehrte die D-Welle die korrekten Werte für zwei bekannte Ramsey-zahlen. In Zukunft kann der Algorithmus auch unbekannte Ramsey-Zahlen zu berechnen, durch den Einbau von mehr Qubits können.

"Wir versuchten nur um einen Kaufnachweis Prinzip des Algorithmus, und testen Sie es auf die Hardware", sagte Studienautor Frank Gaitan, von der University of Maryland. "Vielleicht auf der Straße wie die Chips größer werden können wir eine neue Ramsey-Nummer bekommen, aber an dieser Stelle ist es unrealistisch."

Obwohl die Arbeit sicherlich, dass D-Wave kann diese Art von Problem lösen beweist, beweist es nicht, dass die Maschine Quantum Methoden verwendet, um dies zu tun.

Wissenschaftler haben D-Wave Quantumness debattiert, da das Unternehmen seine erste Gerät im Jahr 2004 angekündigt. Es ist ein Argument, das sowohl online, Blog-Posts und Foren und Fachzeitschriften weiter.

Einseitig argumentiert, es gibt zu viel Lärm in D-Wave Systems, das konsequente Verschränkung verhindert. Aber in einem adiabatischen Gerät bestimmte Arten der Verschränkung sind nicht so entscheidend, da sie im traditionellen Modell eines Quantencomputers sind.

Einige Forscher versuchen, dieses Rätsel zu lösen, indem Sie beweisen das Vorhandensein oder Fehlen der Verschränkung. Wenn sie, dass Verschränkung nicht vorhanden ist zeigen, wäre das Ende der Diskussion. Auf der anderen Seite, auch wenn einige der D-Wave Qubits verstrickt sind, bedeutet dies nicht, dass das Gerät nutzen ist.

Ein anderer Weg, D-Wave Quantumness zu beweisen wäre zu bestätigen, es ist in der Tat durchführt, Quantum, und nicht die klassische, Glühen. LIDAR ist arbeiten zu diesem Zweck veröffentlicht, aber ausgelöst, die Opposition, und dann einen Kontrapunkt. Die Debatte geht weiter.

Auch die D-Wave schnelle Berechnungen dienen nicht als ein Quantum Herkunftsnachweis. Ein Forscher fanden, dass D-Wave 3600 Mal schneller als ein klassisches Gerät aufgeführt. Andere klassische Algorithmen reduziert jedoch ernsthaft das Ausmaß dieser Beschleunigung.

"Wir glauben, dass das Gerät auf jeden Fall einen Quantencomputer ist", sagt Colin Williams, Ph.d. Wissenschaftler am D-Wave, als Director of Business Development und strategische Partnerschaften dient. "Stück für Stück fügen wir mehr und mehr Beweise für die Quantumness des Geräts."

In Science News Service wird unterstützt durch das American Institute of Physics. Sophie Bushwick ist ein freier Wissenschaftsjournalist mit Sitz in New York City. Ihre Arbeiten erschienen in zahlreichen Print- und Online-Outlets. Sie twittert auf @sophiebushwick.