Есть ли доказательства того, что D-волна (одна) является квантовым компьютером и эффективна?

По общему признанию, я новичок в этой области, но я читал, что, хотя D-волна (одна) является интересным устройством, существует некоторый скептицизм в отношении того, что она 1) полезна и 2) фактически является «квантовым компьютером».

Например, Скотт Ааронсон неоднократно выражал, что он скептически относится к тому, действительно ли «квантовые» части в D-волне полезны:

Это остается верным, как я повторял здесь в течение многих лет, что у нас нет прямых доказательств того, что квантовая когерентность играет роль в наблюдаемом ускорении, или действительно, что запутывание между кубитами всегда присутствует в системе.

Выдержка из этого блога .

Кроме того, соответствующий раздел Википедии о скептицизме против волны D - беспорядок.

Итак, я спрашиваю:

1. Я знаю, что D-волна утверждает, что использует какой-то квантовый отжиг. Есть ли (не) доказательство того, что D-волна фактически использует квантовый отжиг (с эффектом) в своих вычислениях?

2. Было ли убедительно показано, что D-волна (не) эффективна? Если нет, есть ли четкий обзор работы, чтобы попытаться это сделать?

$10^8$

$10^8$

Мандра с использованием MWPM https://arxiv.org/abs/1703.00622

Есть некоторые доказательства того, что действительно существуют квантовые эффекты, используемые D-Wave. В частности, исследование, проведенное Katzgraber et al. это сравнивает волну D с моделируемым отжигом и эффектами уменьшения толщины барьера в энергетическом ландшафте (чтобы сделать туннелирование более вероятным). На рис. 5 следующей статьи толщина барьера уменьшается, и D-волна демонстрирует улучшение в классе задач, в то время как моделируемый отжиг не показывает улучшения.

https://arxiv.org/abs/1505.01545

Полное раскрытие: Кацграбер был моим доктором-консультантом, поэтому я наиболее знаком с его работой.

С другой стороны, было несколько работ на тему того, что D-волна является простым термическим отжигом без квантовых эффектов, в частности, работы Смолина, хотя они немного устарели.

https://arxiv.org/abs/1305.4904

https://arxiv.org/abs/1401.7087

Совсем недавно Албаш и соавт. обсуждали конечную температуру как причину, по которой квантовые отжигатели не функционировали конкурентно.

https://arxiv.org/abs/1703.03871

• Есть ли доказательства того, что D-волна (одна) является квантовым компьютером и эффективна?

D-Wave Video - предлагает объяснение: «Как мы узнаем ...»: https://youtu.be/kq9VqR0ZGNc

Одна из аналогий, которую вы можете сделать с D-Wave One, адиабатическим («аналоговым») компьютером, - это « колесница, направленная на юг » или « механизм Антикитера ».

В статье Ars Technica (Wired) предлагается длинное объяснение: « Переход на цифровые технологии может сделать аналоговый квантовый компьютер масштабируемым »:

• «... Все они в основном подразделяются на две категории. В большинстве лабораторий исследователи работают над тем, что можно назвать цифровым квантовым компьютером , который имеет квантовый эквивалент логических элементов, а кубиты основаны на четко определенных и хорошо понятых квантовые состояния. Другой лагерь работает на аналоговых устройствах, называемых адиабатическими квантовыми компьютерами . В этих устройствах кубиты не выполняют дискретных операций, а непрерывно эволюционируют из некоторого легко понимаемого начального состояния в конечное состояние, которое дает ответ на некоторую проблему »(заключительная цитата) ) или квантовый отжиг .

• «Адиабатические квантовые компьютеры по своей сути являются аналоговыми устройствами: каждый кубит определяется тем, насколько сильно он связан с любым другим кубитом. Вычисление выполняется путем непрерывной корректировки этих связей между некоторыми начальными и конечными значениями. Крошечные ошибки в связи - из-за воздействия окружающей среды, например - стремиться накапливать и отбрасывать окончательное значение.

• «Цифровые квантовые вычисления, в которых используются логические операции и квантовые элементы, предоставляют возможность исправления ошибок. Кодируя информацию в нескольких кубитах, вы можете обнаруживать и исправлять ошибки. К сожалению, цифровые кубиты - это деликатные вещи по сравнению с теми, которые используются в адиабатических квантовых компьютерах». и умение ... ». (Пойдите, прочитайте статью, если вы не хотите сжатую версию).

• «Как насчет гибридного подхода? Это вопрос, заданный международной группой исследователей в недавно опубликованной статье в журнале Nature. Они протестировали систему, в которой вычисления выполняются кубитами, работающими как адиабатический квантовый компьютер, но с Соединения между адиабатическими кубитами контролируются через цифровую сеть кубитов. Это обеспечивает преимущества масштабирования и гибкости, которые вы получаете от адиабатических квантовых вычислений, и в то же время делает соединения менее чувствительными к шуму ».

Так да. Это компьютер и использует квантовые методы.

Адиабатические квантовые вычисления (AQC) - это форма квантовых вычислений, которая опирается на адиабатическую теорему для выполнения вычислений 1 и тесно связана с квантовым отжигом и может рассматриваться как подкласс.

Другая аналогия, вероятно, столь же несправедливая, как и предыдущая, заключается в том, что AQC - это хитрый пони . Он ограничен в своих возможностях, но делает это быстро и хорошо.

• Итак, я спрашиваю:

  Я знаю, что D-волна утверждает, что использует какой-то квантовый отжиг. Есть ли (не) доказательство того, что D-волна фактически использует квантовый отжиг (с эффектом) в своих вычислениях?

  Было ли убедительно показано, что D-волна (не) эффективна? Если нет, есть ли четкий обзор работы, чтобы попытаться это сделать?

Существует доказательство того, что он эффективен при правильном использовании для выполнения того, для чего он предназначен:

« Платформа блокчейна с проверкой работы на основе аналоговых гамильтоновых оптимизаторов », Кирилл П. Калинин, Наталья Дж. Берлофф, 27 февраля 2018 г.

Кембриджский университет, « Симулятор графа поляритона (оптимизатор): аналог гамильтонова симуляции », Наталья Берлофф.

« Производительность аппаратуры квантового отжига » Дамиана С. Штайгера; Беттина Хейм, 22 октября 2015 г.

Существуют важные сторонники и некоторые скептики D-Wave.

---

Обращайтесь к проблемам, выраженным в комментариях - Обновление: 19 марта 2018 года:

Вот статья от Nature.com под названием: « Триод для квантов магнитного потока », который объясняет использование вихрей Абрикосова для хранения квантованных информационных битов, дополнительно разъясненных (или нет) в статье: « Одиночные вихри Абрикосова как квантованные информационные биты ».

Упрощенно аналогия является то , что квантовые кубитами являются (не на всех) , как магнитный сердечник память , разница:

• Один магнитный сердечник содержит двоичную цифру , бит (как часть буквы в книге, поэтому вы должны использовать 8 бит, чтобы представить не просто букву, а весь алфавит ASCII , буквы, цифры и управляющие коды). Немного должно быть в одном состоянии или другом.

• Кубит, используя квантовую механику, позволяет кубиту находиться в суперпозиции обоих состояний одновременно, что является фундаментальным для квантовых вычислений. Кубит может находиться в одном состоянии, другом или обоих; Думайте об этом как о трине на стероидах, потому что кубиты могут выполнять два вычисления одновременно (и поэтому они оба сравнимы и несравнимы, суперпозиция обоих состояний; новый способ мышления).

Посмотрите на это изображение магнитной памяти и квантового процессора - весьма отличного от процессора x86:

D-Wave предлагает простое объяснение актуальности и степени доказательства в этом видео под названием: «D-Wave Lab Tour Часть 3 (из 3) - Процессор D-Wave».

https://www.youtube.com/watch?v=AGByZoYUlU0