Kwantowe wyżarzanie sprawdza się tylko w niektórych przypadkach? Nowe ustalenia

Kwantowe wyżarzanie nie oferuje takiego skoku wydajnościowego, jak pierwotnie się wydawało? Pojawiły się badania, które rzucają nowe światło na ten temat.
Dr Nikolai Sinitsyn po prawej
Dr Nikolai Sinitsyn po prawej

Kwantowe wyżarzanie to metoda optymalizacji rozwiązująca tę samą klasę problemów, co symulowane wyżarzanie. Dzięki użyciu fizycznych układów kwantowych, teoretycznie możliwe jest uzyskanie rozwiązania znacznie szybciej niż w przypadku innych metod obliczeniowych.

Czytaj też: Fizyka kwantowa – siedem faktów, które warto znać

Wyniki badań uczonych z Los Alamos National Laboratory wskazują, że w pewnych warunkach komputery z kwantowym wyżarzaniem mogą uruchamiać algorytmy – w tym znany algorytm Shora – szybciej niż komputery klasyczne. Ale w większości przypadków nie oferują takiego przyspieszenia, jakiego można by się spodziewać. Szczegóły opisano w
czasopiśmie Nature Communications.

Udowodniliśmy, że możliwe jest osiągnięcie szybkiego rozwiązania, ale tylko dla pewnej klasy problemów, które można ustawić tak, aby wiele historii ewolucji układu kwantowego interferowało konstruktywnie. Wtedy różne historie kwantowe zwiększają wzajemnie swoje prawdopodobieństwo osiągnięcia rozwiązania.Dr Nikolai Sinitsyn z Los Alamos National Laboratory

W wyniku obliczeń kwantowych dostajemy przekształcają prosty stan kwantowy w stan z wynikiem obliczeniowym. W zaledwie garstce algorytmów kwantowych proces ten jest dostrojony tak, aby przewyższał algorytmy klasyczne. Dostrojony algorytm jest specjalnie zaprojektowany, aby zagwarantować interferencję różnych historii systemu podczas obliczeń, co jest kluczowe dla obliczeń kwantowych. W kwantowym wyżarzaniu można dostroić ścieżkę zależną od czasu dla konkretnych problemów. Niedostrojone algorytmy kwantowe są stosowane w komputerach do kwantowego wyżarzania. Nie gwarantują one takiej interferencji.

Każdy problem może być rozwiązany heurystycznie w czasie nieskończonym. W praktyce jednak czas obliczeń jest zawsze ograniczony. Naukowcy mają nadzieję, że efekty kwantowe przynajmniej zmniejszą liczbę błędów, aby podejście heurystyczne stało się wykonalne.Dr Nikolai Sinitsyn

Zespół dr Sinitsyna zademonstrował prosty proces, który może wykorzystać komputer bazujący na kwantowym wyżarzaniu. Niestety, wykazano, że dokładność niemal nigdy nie jest lepsza od wydajności klasycznego algorytmu. Bez dostrojenia, właściwa interferencja staje się mało prawdopodobna.