D-Wave Systems

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «D-Wave»)
Перейти к навигации Перейти к поиску

D-Wave Systems — канадская компания, специализирующаяся на создании квантовых компьютеров. Компьютеры D-Wave не являются универсальными квантовыми компьютерами, а вычислителями, пригодными для некоторых задач[1]. Компьютеры D-Wave закупались в исследовательских целях компаниями Google, Lockheed Martin и Temporal Defense Systems, а также агентством NASA.

История[править | править код]

С 2007 года компания заявляет о создании различных вариантов квантового компьютера: 16 кубит — Orion[2][3], 28 кубит в ноябре 2007[4], D-Wave One (англ.) со 128-кубитным чипом в мае 2011[5], процессор Vesuvius на 512 кубитов в конце 2012 года[6], более 1000 кубитов в июне 2015[7]. Компания получала инвестиции из множества источников, например 17 млн долларов США в январе 2008 года[8], также проводились распределённые вычисления AQUA@home (Adiabatic QUantum Algorithms)[9] для тестирования алгоритмов оптимизации для адиабатических сверхпроводящих квантовых компьютеров D-Wave.

С 20 мая 2011 года D-Wave Systems продаёт за 11 млн долларов квантовый компьютер D-Wave One (128 кубит), который решает только одну задачу — дискретную оптимизацию[10]. Среди заказчиков D-Wave — Lockheed Martin (с мая 2011 года), контракт касается выполнения сложных расчетов на квантовых процессорах и включает в себя техническое обслуживание квантового компьютера D-Wave One[11].

В январе 2014 года учёные D-Wave опубликовали статью, в которой сообщается, что с помощью метода кубитовой туннельной спектроскопии[12] ими было доказано наличие квантовой когерентности и запутанности между отдельными подгруппами кубитов (размером 2 и 8 элементов) в процессоре во время проведения вычислений[13].

Компьютеры D-Wave[править | править код]

Компьютеры D-Wave работают на принципе квантовой релаксации (квантовый отжиг), могут решать крайне ограниченный подкласс задач оптимизации, и не подходят для реализации традиционных квантовых алгоритмов и квантовых вентилей[14] (Quantum Annealing[15]).

Рабочая температура сверхпроводниковых чипов в аппаратах D-Wave составляет около 20 мкК, имеется тщательное экранирование от внешних электрических и магнитных полей[16][17].

Стоимость новейшего «2000-кубитного» компьютера D-Wave 2000Q, представленного в январе 2017 года, составляет $15 млн.[18]

Согласно информации главного архитектора компьютеров D-Wave, выпускника МГУ Павла Буныка, в 2018 году компания разрабатывает 4000-кубитную машину, где кубиты организованы в кластеры по 16 кубитов каждый. Он также сообщил, что компания уделяет значительное внимание примерению квантовых компьютеров в сфере искусственного интеллекта, и около четверти программистов компании работают над этой задачей.[19][20]

Применение[править | править код]

D-Wave демонстрировала решение на своих компьютерах некоторых задач, например, распознавания образов (8 декабря 2009 года на конференции NIPS (англ.) при участии Hartmut Neven (англ.)[21], исследования трехмерной формы белка по известной последовательности аминокислот (август 2012)[22].

Критика и тестирование[править | править код]

Квантовые компьютеры D-Wave Systems подвергались критике со стороны некоторых исследователей. Так, доцент (associate professor) Массачусетского Технологического Института Скотт Ааронсон в 2012 году заявлял, что D-Wave не смогла доказать ни того, что её компьютер решает какие-либо задачи быстрее, чем обычный компьютер, ни того, что используемые 128 кубитов удается ввести в состояние квантовой запутанности. Если же кубиты не находятся в запутанном состоянии, то это не квантовый компьютер[23].

В мае 2013 года профессор Amherst College из канадской провинции Новая Шотландия Катерина Мак-Гью (Catherine McGeoch) объявила о своих результатах сравнения компьютера D-Wave One на процессоре Vesuvius с традиционным компьютером с микропроцессором Intel. В первом тесте одну из задач класса QUBO, хорошо подходящую для структуры процессора, компьютер D-Wave One выполнил за 0,5 секунды, в то время как компьютеру с процессором Intel потребовалось 30 мин (выигрыш по скорости 3600 раз). Во втором тесте требовалась специальная программа для «перевода» задачи на язык компьютера D-Wave и скорость вычислений двух компьютеров была примерно равной. В третьем тесте, в котором также требовалась программа «перевода», компьютер D-Wave One за 30 минут нашёл решение 28 из 33 заданных задач, в то время как компьютер на процессоре Intel нашёл решение только для 9 задач[24].

В декабре 2015 года специалисты компании Google подтвердили, что согласно их исследованию компьютер D-Wave использует квантовые эффекты. При этом в «1000-кубитном» компьютере кубиты в действительности организованы в кластеры по 8 кубитов каждый. Тем не менее, это позволило добиться быстродействия в 100 млн раз больше (по сравнению с обычным компьютером) в одном из алгоритмов.[25]

Примечания[править | править код]

  1. Что такое квантовый суперкомпьютер за $15 млн.
  2. D-Wave Orion: первый квантовый компьютер
  3. Firm claims first «commercial» quantum computer
  4. Сайт компании D-Wave
  5. D-Wave Systems: official site (англ.)
  6. Vesuvius: A closer look – 512 qubit processor gallery | Hack The Multiverse. Дата обращения 27 апреля 2013. Архивировано 28 апреля 2013 года.
  7. D-Wave Systems Breaks the 1000 Qubit Quantum Computing Barrier | D-Wave Systems
  8. D-Wave Systems: News, 31.01.2008
  9. Сайт AQUA@home Архивировано 2 сентября 2011 года.
  10. First Ever Commercial Quantum Computer Now Available for $10 Million. Дата обращения 25 мая 2011. Архивировано 3 февраля 2012 года.
  11. Lockheed Martin Signs Contract with D-Wave Systems. Архивировано 3 февраля 2012 года.Retrieved 2011-05-25
  12. Tunneling spectroscopy using a probe qubit
  13. Entanglement in a quantum annealing processor, arxiv, quant-ph
  14. «Достижение местного значения». Физик Алексей Устинов о российских кубитах и перспективах их использования // Lenta.ru, 2013-07-03: «..например, компания D-wave уже создала 100-битный квантовый компьютер на принципе квантовой релаксации (это когда система релаксирует состояние с минимальной энергией). Подобные компьютеры позволяют вычислять состояния определённого класса систем и решать задачи, скажем, нахождения объекта среди многих других одинаковых объектов.»
  15. D-Wave Processor May Actually Employ Quantum Mechanics: Quantum Annealing // 2013
  16. Теперь они нас посчитают / наука / Компьютерные блоги студентов ВМК. Физические основы ЭВМ Архивировано 28 мая 2012 года.
  17. USC — Viterbi School of Engineering — Operational Quantum Computing Center Established at USC
  18. D-wave начала продажи 2000-кубитного квантового вычислителя, N+1, 26 января 2017 года.
  19. «Пока наши компьютеры — тренировочные игрушки», «N+1», 8 августа 2018 года.
  20. «Наш подход называли лженаукой»: эксперт о создании квантового компьютера, РИА Новости, 9 августа 2018 года
  21. Google: Machine Learning with Quantum Algorithms (англ.)
  22. Задача об укладке белка решена квантовым способом Архивная копия от 18 мая 2015 на Wayback Machine Квантовые компьютеры — Компьюлента]
  23. С.Ааронсон «Моя поездка в D-Wave: по ту сторону мясного сэндвича», 2012
  24. D-Wave’s Quantum Computer Goes to the Races, Wins // technologyreview, 2013 (англ.)
  25. 3Q: Scott Aaronson on Google’s new quantum-computing paper, 11 декабря 2015.