Группа исследователей из Лаборатории искусственного интеллекта компании Google опубликовала результаты своих последних исследований, которые содержат подтверждение работоспособности находящегося в их распоряжении квантового компьютера D-Wave. Напомним нашим читателям, что компания Google, совместно с НАСА, в 2013 году приобрела квантовый компьютер, выпускаемый канадской компаний D-Wave, который является «первым в мире коммерческим квантовым компьютером».

Сейчас этот компьютер располагается в помещении Исследовательского центра НАСА имени Эймса, где он используется для решения задач в области квантовой оптимизации и поиска, задач, которые позволяют раскрыть все преимущества квантовых вычислительных систем.

При должном правильном подходе к программированию таких задач квантовый компьютер способен решать их в 3600 раз быстрее, нежели самый мощный из суперкомпьютеров, построенных на традиционной архитектуре.

В теории квантовые компьютера при решении задач определенного рода могут быть намного быстрее традиционных компьютеров. Это происходит из-за того, что квантовые вычислительные системы используют в своих интересах некоторые причуды квантовой физики.

Биты обычных компьютеров могут иметь только два значения – 1 и 0, а квантовые биты, кубиты, могут находиться еще и в третьем состоянии, в состоянии квантовой суперпозиции, когда их значение равно одновременно и 1 и 0.

Однако процессор компьютера D-Wave устроен на принципах, достаточно сильно отличающихся от принципов, которые ученые пытаются сейчас использовать в технологиях квантовых вычислений. Именно поэтому исследователи уже достаточно долго не могут доказать на практике, что компьютер D-Wave действительно использует в своей работе эффекты квантовой механики. Результаты исследований, опубликованные в онлайн-журнале arXiv специалистами компании Google, указывают на то, что

их компьютер демонстрирует крайне высокое быстродействие при решении определенных задач именно благодаря его квантовой природе. При проведении тестов выполнялся алгоритм так называемого квантового отжига (квантовой нормализации), а для сравнения полученного быстродействия использовался обычный компьютер с одним единственным, но достаточно мощным процессором.

Рис. 1.

«Мы нашли, что в некоторых случаях, алгоритмы отжига, в которых использовалось порядка 1000 переменных, хранимых в квантовых битах, выполнялись на квантовом компьютере гораздо быстрее, нежели на обычном. В некоторых случаях квантовый компьютер обгонял обычный компьютер, имитировавший квантовый отжиг, в 10⁸ раз» – пишут представители компании Google, – «Дополнительное сравнение быстродействия было произведено при помощи квантового алгоритма Монте-Карло (Quantum Monte Carlo), алгоритма, позволяющего моделировать работу квантовых систем на обычном процессоре. И в этом случае разница между быстродействием квантового и обычного компьютера составила 10⁸ раз».

Все вышесказанное похоже на убедительную победу технологий квантовых вычислений, которые позволили компьютеру D-Wave справиться с задачей в 100 миллионов раз быстрее, нежели обычному компьютеру. Но не торопитесь открывать шампанское. На обычном компьютере использовался алгоритм имитации квантового отжига и именно в этом, по мнению некоторых экспертов, кроется лазейка, способная поставить под сомнение полученные результаты.

И эта лазейка заключается в алгоритмах имитации, которые выполнялись на обычном компьютере и которые могли работать не самым эффективным способом.

Специалисты компании Google занимаются технологиями квантовых вычислений из-за того, что решаемые при поиске информации задачи становятся все сложней с каждым днем, вместе с этим постоянно растет и количество информации, которая задействована при проведении поиска и при выполнении других функций. И уже в не таком и далеком будущем мощностей обычных компьютеров не станет хватать для эффективного решения вышеупомянутых задач, с ними смогут справляться лишь квантовые вычислительные системы.