Новые детали из истории компьютера D-Wave и его «дуэли» с классическим компьютером.

Одно только упоминание о квантовом компьютере заставляет представить себе машину, которая в скорости выполнения сложнейших задач должна оставить далеко позади себя абсолютно все существующие сверхмощные классические ПК.

Обычный компьютер, как известно, кодирует информацию с помощью комбинации нулей и единиц, так называемого двоичного кода. Единицу информации здесь называют битом. У квантового компьютера на вооружении кубиты, которые могут принимать значение нуля и единицы одновременно, за счёт состояния суперпозиции. Одно только это обстоятельство теоретически должно давать колоссальное преимущество последнему, которое получило название «квантового ускорения».

С 2011 года канадская компания D-Wave Systems продаёт машины которые при расчётах используют систему так называемых адиабатических квантовых вычислений. Этот продукт не является универсальным квантовым компьютером, который может делать, что угодно. Его процессор состоит из двухмерного массива кубитов, представляющих собой сверхпроводящие петли. Они действуют как крошечные магниты и могут быть направлены вверх, вниз или, благодаря причудам квантовой механики, вверх и вниз одновременно. Каждый из них может взаимодействовать с определёнными другими благодаря линкерам (программам-компоновщикам), которые заставляют кубиты снижать энергию при одинаковой или противоположной направленности.

Идея вычислений в такой системе состоит в том, чтобы закодировать задачу с помощью указания сотен взаимодействий кубитов и найти её решение путём поиска наименьшей энергии кубитов – «основного состояния». Этот подход в математике носит название квантового отжига.

Многие эксперты отнеслись скептически к возможному преимуществу D-Wave перед классическими компьютерами. Тем не менее, интернет-компания Google и американская оборонная компания Lockheed Martin заплатили более $10 миллионов за каждую такую машину. В начале 2014 года была проведена серия испытаний, которая якобы показала, что машина превосходит классические компьютеры в скорости решения задач в 35,5 тысяч раз. Однако радоваться было явно рано.

Новое исследование, проведённое группой учёных под руководством Дэниэла Лидара (Daniel Lidar) из университета Южной Калифорнии и Маттиаса Троера из Швейцарского федерального технологического института, не обнаружило никакого «квантового ускорения». В отличие от предыдущих испытателей, учёные уравняли шансы машин: обычный компьютер был запрограммирован для имитации квантового отжига, а от квантового компьютера, для того чтобы не усложнять задачу, требовалось только найти «основное состояние».

Обеим машинам были предложены задачи, которые задействовали разное количество кубитов у D-Wave – от 8 до 512.

Некоторые решения «квантовый компьютер» находил в 5 раз быстрее, но другие – в 100 раз медленнее, чем обычная машина. Несмотря на откровенно компрометирующие результаты, авторам работы приходится признать, что они выбирали хоть и сложные с точки зрения взаимодействия кубитов, но случайные задачи, которые оказались слишком простыми для обычного компьютера. Тем не менее, среди специалистов многие считают, что D-Wave никогда не выбьется в «настоящие квантовые компьютеры».

И всё же нынешнее испытание — не конец. Руководство D-Wave Systems уверено, что при более кропотливом подходе к выбору алгоритмов задач их машина продемонстрирует пресловутое «квантовое ускорение». В частности, специалист в области квантовых вычислений и директор по развитию компании D-Wave Колин Уильямс (Сolin Williams) надеется на публикацию результатов тестирования Google и Lockheed Martin, а также данных ещё одной команды исследователей Итайя Хена (Itay Hen) из университета Южной Калифорнии, которые занимались решением узкоспециализированных задач, предназначенных конкретно для D-Wave.