В течение последних десятилетий исследователи и компании по всему миру пытаются разработать все более совершенные квантовые компьютеры. Основной целью их усилий является создание систем, которые будут превосходить классические компьютеры в решении конкретных задач, что также известно как реализация «квантового преимущества».
Исследовательская группа из компании D-Wave Inc., занимающейся квантовыми вычислениями, недавно создала новую квантовую вычислительную систему, которая превосходит классические вычислительные системы при решении задач оптимизации. Эта система, представленная в статье в журнале Nature, основана на программируемом спиновом стекле с 5 000 кубитов (квантовых эквивалентов битов в классических вычислениях).
«Эта работа подтверждает первоначальную гипотезу, лежащую в основе квантового отжига, и полностью повторяет некоторые основополагающие эксперименты, проведенные в 1990-х годах», — сказал Phys.org Эндрю Д. Кинг, один из исследователей, проводивших исследование.
В этих оригинальных экспериментах куски сплава спинового стекла подвергались воздействию переменных магнитных полей, и наблюдения показали, что если мы сделаем программируемое квантовое спиновое стекло, то оно сможет доводить до низкоэнергетических состояний задачи оптимизации быстрее, чем аналогичные классические алгоритмы». В статье Science, опубликованной в 2014 году, была предпринята попытка проверить это на процессоре D-Wave Two, но никакого ускорения обнаружено не было».
В своей последней работе Кинг и его коллеги реализовали квантовое ускорение, увеличив связность и когерентность процессора D-Wave Advantage, квантовой вычислительной системы, недавно разработанной в D-Wave. В итоге они перевели этот процессор в режим когерентного отжига без тепловых эффектов, чего не удалось достичь в предыдущих работах.
Чтобы достичь этого, исследователи запрограммировали систему спинового стекла на 5 000 кбит, которой они могли управлять. Затем они использовали эту систему для решения различных задач оптимизации.