新的突破!D-Wave的量子計算機成功模擬了量子系統

新的突破!D-Wave的量子計算機成功模擬了量子系統

D-Wave的硬件一直佔據著計算領域的重要位置。它是依靠量子力學效應來執行計算。而且,雖然其他量子計算機制造商一直在努力將超過幾十個量子比特放在一起,但D-Wave的系統已經擴展到超過2000個可尋址位。但D-Wave系統不會以相同的方式執行計算,儘管所有這些位都沒有清楚地證明性能甚至超過傳統的計算硬件。

一個研究報告科學這表明,該系統可以做有趣的事情,該公司的研究人員已經開始設計鬆散的量子系統,該系統非常類似於硬件本身使用的位,允許他們檢查量子相變。雖然這仍然不是最先進的性能,但它確實允許研究人員在相關量子系統經歷相變時完全控制相關量子系統的物理參數。

新的突破!D-Wave的量子計算機成功模擬了量子系統

D-Wave的系統可以被認為是一大堆磁鐵,每個磁鐵都可以翻轉方向。這些不是量子比特,與IBM或英特爾量子處理器的組件相同,但它們確實依賴於量子行為來執行計算。但是在附近放置第二塊磁鐵,兩者相互影響; 現在,如果翻轉它的方向,它會改變系統的能量含量。D-Wave的當前系統可將其擴展至2048個單獨的磁鐵,以及相關的控制硬件,可確定連接哪些磁鐵以及連接的強度。硬件可以充當通用計算機,因為可以將解決方案編碼為系統的最小能量狀態。

D-Wave新型量子計算機的優缺點,在這種情況下,他們建模的系統看起來很像D-Wave計算機本身。被稱為“橫向場Ising模型”,它是一種可以翻轉的立方體磁鐵。如果讓這些磁體使得它們在三維中的任何一箇中移動時交替取向,則形成反鐵磁體。但是也可能有這樣的配置,其中取向是無序的,形成所謂的“旋轉玻璃”(磁性從粒子旋轉中出現)。雖然旋轉是無序的,但它們確實具有明確定義的能量,包括低能量狀態。

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雖然系統中的各個磁位大部分位於單個平面中,但可以控制它們之間的連接,以便系統精確地模擬三維晶格的行為。在當前這一代系統中,最適合處理器的晶格是一個在一側有八個磁鐵的立方體。

研究論文的第一作者,D-Wave科學家理查德哈里斯說,得到答案並不是一項具有開創性的工作。但對於公司而言,這項工作代表著重大進步。“這是第一次受人尊敬的競爭必須是多核服務器“”。

但是,由於這些問題以前已得到解決,因此它們為D-Wave系統提供了重要的驗證。由於它們產生相同的答案,它們表明系統可以正確設置被建模的物理系統(並從中提取結果)。這清楚地表明它就是我們所說的,它包含了代表這個模型的必要物理學。或者正如他在論文中所說,D-Wave的硬件可以用作材料物理模擬器。操縱單個旋轉和鍵的能力允許人們以大塊凝聚態物質系統中不可能的方式探索順序參數。

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這也很重要,因為我們已經知道可以映射到這些橫向場Ising模型的許多其他問題,這意味著這可以確認D-Wave硬件可以用於解決各種各樣的問題。當然,問題仍然是性能問題。雖然D-Wave硬件中可尋址位的數量大幅增加,但它仍然只能與多核硬件競爭。但是,在這些結果中也有一些有希望獲得表現的發現。D-Wave計算機上的計算依賴於稱為退火的過程。這涉及將計算機置於簡單的配置中並處於其充滿活力的基礎狀態,然後將其輕輕移動到可以讀出問題答案的配置。如果過程足夠輕柔地完成,系統將始終保持在基態,這自然會映射到各種最小化問題。

有了這類問題,研究人員可以在我們知道答案應該愛系統中更詳細地探索退火過程。這將讓他們檢查系統在調整組件之間的連接時如何響應,並探索系統經歷相變時會發生什麼。我們想看一下系統如何通過相變。它看起來怎麼樣,如何優化?如果不能優化,它可以解決嗎?而且,如果D-Wave更好地理解退火過程,它可以使它們更快地運行硬件或檢測出現問題的時間,並且退火將產生不正確的音符。該公司的首席執行官Vern Brownell在這裡談到了一個話題,這有助於設計下一代D-Wave系統。

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D-Wave面臨的挑戰是如何及時完成下一代產品。該公司已經將其計算機擴展到比IBM或英特爾的量子處理器更多的位,並且它應該在可預見的未來保持其領先地位。但是,這一領先優勢還不足以讓D-Wave目前超越傳統計算機。然而,所有跡象都表明,IBM和英特爾正在開發的各種計算機將提供大量的加速,而且比D-Wave已經擁有更少的量子比特,因此這場新的技術競賽一直在角逐中。


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