Инженерная школа Университета Калифорнии в Витерби является домом для Центра квантовых вычислений (QCC) USC-Lockheed Martin, сверхохлаждаемого и магнитоэкранированного объекта, специально построенного для размещения первых коммерчески доступных процессоров квантовых вычислений — устройств, настолько продвинутых, что их всего два. используется за пределами канадской лаборатории, где они были построены: первый достался USC и Lockheed Martin, а второй — NASA и Google.С тех пор, как в октябре 2011 года открылся объект USC, ключевой задачей исследователей было определить, работают ли процессоры D-Wave так, как предполагалось, — используя специальные законы квантовой механики, чтобы предложить потенциально более высокую скорость обработки, вместо того, чтобы работать в классическом традиционном режиме. способ.Международное сотрудничество ученых опубликовало несколько статей, отвергающих классические модели процессора D-Wave One первого поколения, размещенного в USC, в том числе статью о тщательном тестировании всех 108 функциональных квантовых битов («кубитов») чипа. Тест демонстрирует, что D-Wave One ведет себя таким образом, который согласуется с моделью под названием «квантовый Монте-Карло», но не согласуется с двумя кандидатами классических моделей, которые могли бы описать процессор в отсутствие квантовых эффектов.
Исследование было опубликовано 28 февраля в журнале Nature Physics.«Проблема в том, что тесты, которые мы можем провести на процессоре D-Wave на базе USC, не могут напрямую« доказать », что процессор D-Wave является квантовым — мы можем опровергнуть только классические модели-кандидаты по одной», — сказал Директор QCC профессор Даниэль Лидар. «Но пока мы находим, что процессор D-Wave всегда соответствует нашим квантовым моделям. Наши тесты постоянно становятся все более строгими и сложными».Добавьте это к недавней работе исследователя Института информационных наук США Федерико Спедальери, демонстрирующей запутанность в микросхеме в штаб-квартире компании в Бернаби, Британская Колумбия, а также к предыдущим испытаниям меньшей группы кубитов Спедальери, Лидаром и их сотрудниками, и появляется все больше свидетельств того, что квантовые эффекты играют роль в процессорах D-Wave.
Квантовые процессоры кодируют данные в кубитах, которые могут одновременно представлять две цифры единицы и ноль — в отличие от традиционных битов, которые могут четко кодировать либо единицу, либо ноль. Это свойство, называемое суперпозицией, наряду со способностью квантовых состояний «интерферировать» (нейтрализовать или усиливать друг друга, как волны в пруду) и «туннелировать» через энергетические барьеры, может однажды позволить квантовым процессорам в конечном итоге значительно выполнять оптимизационные вычисления. быстрее традиционных процессоров.Проблемы оптимизации могут принимать различные формы, и предполагается, что квантовые процессоры могут быть полезны для множества проблем с большими данными, таких как оптимизация портфеля акций, распознавание и классификация изображений, а также обнаружение аномалий, таких как устранение ошибок в сложном программном обеспечении.
Первым квантовым чипом, размещенным в QCC, был 128-кубитный D-Wave One, который около года назад был заменен на 512-кубитный D-Wave Two. Несмотря на то, что каждый чип уникален, повторная проверка более старого чипа является хорошим предзнаменованием для его преемника, который имеет ту же архитектуру.
«Наша работа является частью крупномасштабных усилий исследовательского сообщества, направленных на подтверждение потенциала квантовой обработки информации, которая, как мы все надеемся, однажды может превзойти ее классические аналоги», — сказал Лидар.