Adakah bukti bahwa gelombang-D (satu) adalah komputer kuantum dan efektif?

Saya memang seorang pemula di bidang ini, tetapi saya telah membaca bahwa, sementara D-wave (satu) adalah perangkat yang menarik, ada beberapa skeptis mengenai hal itu menjadi 1) berguna dan 2) sebenarnya 'komputer kuantum'.

Sebagai contoh, Scott Aaronson telah menyatakan beberapa kali bahwa ia skeptis tentang apakah bagian-bagian 'kuantum' dalam gelombang-D sebenarnya berguna:

Tetap benar, seperti yang telah saya tegaskan di sini selama bertahun-tahun, bahwa kami tidak memiliki bukti langsung bahwa koherensi kuantum memainkan peran dalam percepatan yang diamati, atau memang bahwa keterikatan antara qubit pernah hadir dalam sistem.

Kutip dari blog ini .

Selain itu, bagian Wikipedia yang relevan tentang skeptisisme terhadap gelombang-D berantakan.

Jadi, saya bertanya:

1. Saya tahu bahwa gelombang-D mengklaim untuk menggunakan semacam anil kuantum. Apakah ada (dis) bukti gelombang-D yang benar-benar menggunakan anil kuantum (dengan efek) dalam komputasinya?

2. Sudahkah secara meyakinkan ditunjukkan bahwa gelombang-D efektif? Jika tidak, adakah ikhtisar pekerjaan yang jelas untuk dicoba?

Masih ada pencarian masalah di mana D-Wave menunjukkan peningkatan dari algoritma klasik. Orang mungkin ingat percikan media di mana D-Wave memecahkan beberapa contoh kali lebih cepat daripada algoritma klasik tetapi lupa menyebutkan bahwa masalahnya dapat diselesaikan dalam waktu polinomial menggunakan pencocokan sempurna berat minimum.$10^8$

Denchev menampilkan speedup https://arxiv.org/abs/1512.02206$10^8$

Mandra menggunakan MWPM https://arxiv.org/abs/1703.00622

Ada beberapa bukti bahwa memang ada beberapa efek kuantum yang digunakan oleh D-Wave. Khususnya sebuah studi oleh Katzgraber et al. yang membandingkan D-Wave dengan annealing simulasi dan efek mengurangi ketebalan penghalang dalam lanskap energi (untuk membuat tunneling lebih memungkinkan). Pada Gambar. 5 dari kertas berikut ini ketebalan penghalang berkurang dan D-Wave menunjukkan peningkatan pada kelas masalah sementara Simulasi Annealing tidak menunjukkan peningkatan.

https://arxiv.org/abs/1505.01545

Pengungkapan penuh: Katzgraber adalah penasihat PhD saya jadi saya paling akrab dengan pekerjaannya.

Di sisi lain, ada beberapa makalah tentang topik D-Wave menjadi annealer termal sederhana tanpa efek kuantum, terutama makalah oleh Smolin meskipun mereka sedikit tanggal sekarang.

https://arxiv.org/abs/1305.4904

https://arxiv.org/abs/1401.7087

Baru-baru ini Albash et al. membahas suhu yang terbatas sebagai alasan untuk annealer kuantum tidak berfungsi secara kompetitif.

https://arxiv.org/abs/1703.03871

• Adakah bukti bahwa gelombang-D (satu) adalah komputer kuantum dan efektif?

D-Wave Video - Menawarkan penjelasan tentang: "Bagaimana kami tahu ...": https://youtu.be/kq9VqR0ZGNc

Satu analogi yang mungkin Anda buat dengan D-Wave One, komputer adiabatik ('analog'), adalah " kereta kereta selatan " atau " mekanisme Antikythera ".

Penjelasan panjang ditawarkan dalam artikel Ars Technica (Wired) ini: " Digital akan membuat komputer kuantum analog dapat ditingkatkan ":

• "... Mereka hampir semuanya jatuh ke dalam dua kategori. Di sebagian besar laboratorium, peneliti bekerja pada apa yang bisa disebut komputer kuantum digital , yang memiliki kesetaraan kuantum gerbang logika, dan qubit didasarkan pada yang didefinisikan dengan baik dan dipahami dengan baik. status kuantum. Kamp lain bekerja pada perangkat analog yang disebut komputer kuantum adiabatik . Dalam perangkat ini, qubit tidak melakukan operasi diskrit, tetapi terus berkembang dari beberapa kondisi awal yang mudah dipahami ke kondisi akhir yang memberikan jawaban untuk beberapa masalah "(kutipan akhir ), atau anil kuantum .

• "Komputer kuantum Adiabatic pada dasarnya adalah perangkat analog: setiap qubit digerakkan oleh seberapa kuatnya itu digabungkan ke setiap qubit lainnya. Perhitungan dilakukan dengan terus-menerus menyesuaikan kopling ini antara beberapa nilai awal dan akhir. Kesalahan kecil dalam kopling — karena efek lingkungan, misalnya - cenderung membangun dan membuang nilai akhir. "

• "Komputasi kuantum digital, yang menggunakan operasi logika dan gerbang kuantum, menawarkan kemungkinan koreksi kesalahan. Dengan menyandikan informasi dalam beberapa qubit, Anda dapat mendeteksi dan memperbaiki kesalahan. Sayangnya, qubit digital adalah hal-hal rumit dibandingkan dengan yang digunakan pada komputer kuantum adiabatik, dan kemampuan untuk ... ". (Baca artikel jika Anda tidak menginginkan versi yang kental).

• "Bagaimana dengan pendekatan hibrida? Itulah pertanyaan yang diajukan oleh sekelompok peneliti internasional dalam makalah yang baru-baru ini diterbitkan di Nature. Mereka telah menguji sistem di mana perhitungan dilakukan oleh qubit yang beroperasi sebagai komputer kuantum adiabatik, tetapi dengan koneksi antara qubit adiabatik dikendalikan melalui jaringan digital qubit. Ini memungkinkan manfaat skala dan fleksibilitas yang Anda dapatkan dari komputasi kuantum adiabatik, sementara juga membuat koneksi lebih rentan terhadap noise. "

Jadi iya. Ini adalah komputer dan menggunakan metode kuantum.

Komputasi kuantum adiabatik (AQC) adalah suatu bentuk komputasi kuantum yang bergantung pada teorema adiabatik untuk melakukan perhitungan 1 dan terkait erat dengan, dan dapat dianggap sebagai subkelas dari, kuantil anil.

Analogi lain, mungkin sama tidak adilnya dengan yang terakhir, adalah bahwa AQC adalah ponyisme satu trik . Ini terbatas dalam apa yang dapat dilakukannya, tetapi ia melakukannya dengan cepat dan baik.

• Jadi, saya bertanya:

  Saya tahu bahwa gelombang-D mengklaim untuk menggunakan semacam anil kuantum. Apakah ada (dis) bukti gelombang-D yang benar-benar menggunakan anil kuantum (dengan efek) dalam komputasinya?

  Sudahkah secara meyakinkan ditunjukkan bahwa gelombang-D efektif? Jika tidak, adakah ikhtisar pekerjaan yang jelas untuk dicoba?

Ada bukti bahwa itu efektif ketika digunakan dengan benar untuk melakukan apa yang dirancang untuk dilakukan:

" Platform Blockchain dengan bukti kerja berdasarkan pengoptimal Hamiltonian analog " oleh Kirill P. Kalinin, Natalia G. Berloff, 27 Feb 2018.

University of Cambridge, " Simulator Grafik Polariton (Pengoptimal): analog Hamiltonian analog ", Natalia Berloff.

" Kinerja perangkat keras anil kuantum " oleh Damian S. Steiger; Bettina Heim, 22 Oktober 2015.

Ada pendukung penting dan beberapa skeptis dari D-Wave.

Kekhawatiran alamat diungkapkan dalam komentar - Pembaruan: 19 Maret 2018:

Berikut ini adalah artikel dari Nature.com yang berjudul: " Triode untuk Magnetic Flux Quanta " yang menjelaskan penggunaan vortisitas Abrikosov untuk menampung bit informasi yang terkuantisasi, yang selanjutnya diklarifikasi (atau tidak) dalam artikel: " Vortisitas Abrikosov tunggal sebagai bit informasi terkuantisasi ".

Sebuah disederhanakan analogi adalah bahwa qubit kuantum yang (tidak sama sekali) seperti memori inti magnetik , perbedaannya adalah:

• Sebuah inti magnetik tunggal memegang digit biner , sedikit, (seperti sepersekian huruf dalam sebuah buku, jadi Anda akan menggunakan 8 bit untuk mewakili lebih dari sekedar huruf tetapi semua Alfabet ASCII , angka huruf dan kode kontrol). Agak harus dalam satu negara atau yang lain.

• Sebuah qubit, dengan memanfaatkan mekanika kuantum, memungkinkan qubit berada di superposisi kedua negara pada saat yang sama, properti yang mendasar bagi komputasi kuantum. Qbit dapat berada dalam satu kondisi, yang lain, atau keduanya; anggap itu trinary pada steroid, karena qubit dapat melakukan dua perhitungan secara bersamaan (dan itu sebabnya keduanya sebanding dan tak tertandingi, superposisi kedua negara; cara baru jika berpikir).

Lihatlah gambar ini dari memori magnetik dan prosesor kuantum - sangat berbeda dari prosesor x86:

Penjelasan sederhana tentang relevansi dan tingkat bukti ditawarkan dalam video ini oleh D-Wave yang disebut: "D-Wave Lab Tour Bagian 3 (dari 3) - Prosesor D-Wave".

https://www.youtube.com/watch?v=AGByZoYUlU0