Pirmą kartą komercinis kvantų kompiuteris varžėsi su įprastiniu kompiuteriu – kvantinis įtaisas privertė įprastą kompiuterį ryti dulkes.

D-Wave, Burnaby'je, Kanadoje įsikūrusi kompanija, kvantinius kompiuterius pardavinėjo nuo 2011 m., nors kritikai abejojo, kad jų lustai iš tiesų naudoja kvantų mechaniką. Abejonės kilo dėl to, kad kompanija naudojo neplačiai pripažintą adiabatinio kvantinio skaičiavimo metodą.

Kitaip, nei klasikiniai bitai, kvantiniai bitai arba kubitai gali įgyti 1 ar 0 reikšmes tuo pačiu metu, teoriškai labai paspartindami skaičiavimus. Kad būtų išties kvantiniai, kubitai turi būti kvantiškai susieti. Aparatui veikiant, to neįmanoma išmatuoti. Bet kovo mėnesį du atskiri D-Wave įtaiso bandymai pateikė netiesioginius susietumo įrodymus.

Dabar Catherine McGeoch iš Amhersto koledžo, Massachusettse, D-Wave konsultantė, išmatavo ir parodė, kad jų kvantiniai kompiuteriai lenkia įprastus. D-Wave įranga skirta spręsti tam tikrą optimizavimo problemą: minimizuoti sudėtingos lygties sprendinį, pasirenkant tam tikrus kintamuosius. Skamba ezoteriškai, bet ši problema iškyla daugelyje praktinių panaudojimų, pavyzdžiui, vaizdų atpažinime ir mašinų mokymesi.

McGeoch ir jos kolega Cong Wang iš Simono Fraserio universiteto Burnaby'je, sprendė problemą su D-Wave Two kompiuteriu, naudojančiu 439 kubitus, suformuotus iš superlaidaus niobio kilpų. Jie taip pat bandė išspręsti užduotį, naudodami tris geriausius algoritmus, paleistus high-end stalo kompiuteryje. D-Wave mašina užduotį atliko maždaug 3600 kartų sparčiau, nei geriausias žinomas algoritmas.

Pastangos išsilaikyti

McGeoch kiekvienai sistemai davė maždaug pusę sekundės rasti geriausią optimizacijos problemos sprendimą ir pakartojo bandymą su 100 skirtingų versijų. Tada ji atliko eksperimentą su problemomis, turinčiomis dar daugiau kintamųjų ir sudėtingesnėmis lygtimis.

D-Wave kompiuteriui sprendimo radimas kaskart užimdavo iki pusės sekundės. Trys įprastiniai algoritmai kamavosi su problemomis, turinčiomis daugiau nei 100 kintamųjų ar panašiai. Geriausias iš trijų algoritmų, CPLEX, turėjo veikti pusvalandį, kad atitiktų D-Wave didžiausios problemos sprendimą.

McGeoch patikrino ir kaip įtaisai susidorojo su kitų dviejų problemų sprendimu. D-Wave kompiuteris tiesiogiai jų išspręsti negali, tad naudojasi papildoma programine įranga, paverčiančia problemas į jam suprantamą formą. Tada D-wave įtaiso pranašumas nebuvo toks ryškus, tačiau vis vien prilygdavo ar pranokdavo įprastiniuose kompiuteriuose veikiančius algoritmus. McGeoch pateiks rezultatus kitą savaitę ACM tarptautinėje konferencijoje Ischia mieste, Italijoje.

Iš šios skaičių apdorojimo dvikovos matome, kad kvantinių kompiuterių teikiama nauda gali būti panaudota anksčiau, nei įsivaizduota. „Tai tampa vis patraukliau,“ pastebi Jeremy'is O'Brienas iš Bristolio universiteto, JK. „Jei esate į ateitį žvelgiantis verslas, jums gali tapti daug patraukliau iš tiesų suprasti šių įtaisų naudojimą.“

Tebėra įmanoma, kad D-Wave įrengimas naudoja keistą, bet labai optimizuotą skaičivimo būdą, nepanaudojantį kvantinio susietumo. Mokslininkai turės pakartoti eksperimentus, kad patvirtintų kvantinį efektą.

Sąžiningesnis lyginimas

Spartos testai irgi ne visai sąžiningi, nes bendro naudojimo kompiuteriai visada veiks prasčiau, nei įrengimai, skirti tam tikros problemos sprendimui, pažymi McGeoch. „Kitas žingsnis būtų pagaminti įprastinį procesorių, optimizuotą šiai užduočiai, kad palyginimas būtų sąžiningesnis,“ sako O'Brien.

D-Wave dirbantis Colinas Williamsas labiau užtikrintas ir nurodo, kad kompanijos įtaisas geriausią sprendimą randa visai kitokiu būdu, nei įprastiniai algoritmai. Klasikinėje sistemoje iš pradžių sprendimai būna prasti, tačiau greitai taisosi ir pamažu prieina geriausią sprendimą. D-Wave kompiuteris geriausią sprendimą pasiekia beveik akimirksniu. „Niekada nesu matęs nieko panašaus vykstant su klasikiniais algoritmais.“

Svarbiausia tai, kad D-Wave komanda dabar įtikino klientus, kad turi naujo tipo įtaisą, galintį padėti jiems efektyviau spręsti problemas. „Užuot leidę laiką akademiniams palyginimams, mes verčiau leisime laiką kurdami pritaikymus tikram gyvenimui,“ pažymi Williamsas.

Jacob Aron
New Scientist, 2013 gegužės 10 d.

Komentarai (4)