מחשב קוונטי מוכיח סוף סוף שהוא מהיר יותר מאשר מחשב רגיל, אך רק סתם

D-Wave

מדען מחשבים במכללת אמהרסט ביצע את מבחן המהירות הראשוני אי פעם בין מחשב קונבנציונאלי וקוונטי - ואתה תשמח לשמוע שהמחשב הקוונטי ניצח. אבל רק סתם - וכנגד מחשב קונבנציונאלי שזול פי 6,000.



המחשב הקוונטי שנבדק היה D-Wave Two, שמארז 439 ביטים קוונטיים (קווביטים). מאז ש- D-Wave השיקה את מחשב הקוונטים המסחרי הראשון בשנת 2011 - 128 קילו-ביט, 10 מיליון דולר D-Wave One - החברה התמודדה עם ביקורת רבה מצד פיסיקאים קוונטיים ומדעני מחשבים, שטוענים כי הקוביטים של D-Wave אינם למעשה קוונטיים. במהלך השנה האחרונה בערך, הודות למחקרים שנבדקו על ידי עמיתים חקר את פעולתו הפנימית של ה- D-Wave One , הביקורת הזו דעכה.

מחקר חדש זה, מאת קתרין מקגאוך ממכללת אמהרסט, הולך בדרך לאישוש הקוונטיות של D-Wave Two - אך יחד עם זאת, מחקריה מראים כי ה- D-Wave Two אינו דומה למחשבים הקוונטיים האמיתיים, הכלליים, צריך לחולל מהפכה בעולם בו אנו חיים. מחשבי הקוונטים של D-Wave משתמשים בחישול קוונטי (סוג של חישוב קוונטי אדיאבטי) כדי לפתור בעיות אופטימיזציה - ובאמת, רק בעיות אופטימיזציה. מחשב קוונטי אמיתי, לעומת זאת, צריך להשתמש בתסבוכת קוונטית.



ה- D-Wave Two

מערכת הקירור הקריוגנית של ה- D-Wave Two. יש שם שבב qubit, איפשהו.

כפי שאתה בוודאי יודע, ההסתבכות הקוונטית היא דקדקנית להפליא. המצב האמנותי הנוכחי אינו מאפשר לנו לרתום יותר מקוביט אחד או שניים מסובכים במשך כמה מיקרו-שניות. עם זאת, ניתן לבצע חישול קוונטי עם קווביטים הרבה יותר רעשניים ואיכותיים יותר - זו הסיבה ש- D-Wave הצליחה לייצר מערכת של 439 קווביט שעובדת מחוץ למעבדה, בסביבה משרדית רגילה. עם זאת, עדיין צריך לקרר את שבבי ה- qubit של D-Wave לאפס מוחלט כמעט (0.02K, -273.13C), והקוויביטים (לולאות ניוביום) עדיין כה הפכפכים (מושפעים מקרינה אלקטרומגנטית חיצונית) שכל חישוב הוא בוצע 1,000 פעמים בכדי להבטיח את דיוקו. למרות כל אלה, עדיין אין כל ערובה לכך שהפתרון הסופי יהיה אופטימלי (אך הוא בדרך כלל).



לביצוע בדיקת מהירות המחשב הקוונטית לעומת קונבנציונלית, בוצעו שלוש בעיות אופטימיזציה של קשיח NP במגוון מערכות: מערכת D-Wave Two המכילה שבב Vesuvius 5 (439 qubits), Blackbox (Vesuvius 5 / היברידי תוכנה ) ושלושה פתרונות תוכנה (CPLEX, METSlib Tabu, Akmaxsat) הפועלים על מעבד Intel Xeon E5-2690 (תחת אובונטו לינוקס 12.04). הדוגמה הטובה ביותר לאופטימיזציה קשה של NP היא בעיית איש המכירות הנוסע , שם עליך לתכנן את המסלול הקצר ביותר בין מספר יעדים נתון. אופטימיזציה כזו מאוד קשה מבחינה חישובית, אך התיאוריה היא שמחשבים קוונטיים אמורים להיות מסוגלים לפתור את הבעיות הללו הרבה יותר מהר.

מחשב קוונטי D-Wave

התוצאות הראו כי במקום בו ניתן היה לבצע את הבעיות הקשות של NP ישירות על החומרה, מערכת D-Wave מהירה פי 4,000. כאשר היה צריך להשתמש בבלקבוקס, כדי לפרק בעיות לחתיכות שזוב יכול להבין, הביאו הביצועים או שיפרו את פתרונות התוכנה. המחקר בדק בקצרה גם את השבב החדש ביותר של D-Wave, ה- Vesuvius 6, ומצא שהוא יהיה מהיר פי 10,000 מהפותרים של התוכנה.



תוצאות אלו כנראה מציבות יותר שאלות ממה שהן עונות. אנחנו עדיין לא לגמרי בטוחים איך השבבים של D-Wave עובדים בפועל, ולכן אין לנו מושג אם אנחנו משתמשים בהם בצורה אופטימלית. אנחנו גם לא יודעים איך שבבי D-Wave משווים לפותרי תוכנה המשתמשים בחישול קוונטי מדומה אופטימיזציה - יתכן שהתוכנה תהיה מהירה באותה מידה כמו החומרה. לבסוף, עלינו לזכור כי התוכנה פועלת על תחנת עבודה של ~ 1500 דולר, ואילו ל- D-Wave Two שנרכש לאחרונה על ידי לוקהיד מרטין, יש תג מחיר אי שם בטווח של 10 מיליון דולר (יקר פי 6666). אתה יכול לבנות מחשב-על ממחלקת הפטפלופ תמורת 10 מיליון דולר - ולא רק שזה יהיה מהיר יותר מ- D-Wave Two בבעיות NP קשות, אלא שתוכלו להריץ עליו גם תוכנות רגילות!

למידע נוסף על מתודולוגיית הבדיקה, ועל רקע קריא כלשהו (בעיקר) מהי למעשה חישול קוונטי, בדוק את מאמר המחקר של מקגאוך (PDF). מקגוך יציג את 'הערכה ניסיונית של מערכת קוונטים אדיאאבטית לאופטימיזציה קומבינטורית' בכנס הבינלאומי לאגודות מכונות מחשוב (ACM) בנושא גבולות מחשוב בשבוע הבא באיטליה.

Copyright © כל הזכויות שמורות | 2007es.com