Anil kuantum
Anil kuantum adalah model komputasi kuantum yang, secara umum, generalisasi model komputasi adiabatik. Ini telah menarik perhatian populer - dan komersial - sebagai hasil dari pekerjaan D-WAVE pada subjek.
Tepatnya apa yang terdiri dari anil kuantum tidak didefinisikan dengan baik seperti model komputasi lainnya, pada dasarnya karena lebih menarik bagi teknologi kuantum daripada ilmuwan komputer. Secara umum, kita dapat mengatakan bahwa hal itu biasanya dianggap oleh orang-orang dengan motivasi insinyur, daripada motivasi ahli matematika, sehingga subjek tampaknya memiliki banyak intuisi dan aturan praktis tetapi hanya sedikit hasil 'formal'. Bahkan, dalam jawaban untuk pertanyaan saya tentang anil kuantum , Andrew O
lebih jauh mengatakan bahwa " anil kuantum tidak dapat didefinisikan tanpa pertimbangan algoritma dan perangkat keras". Namun demikian," anil kuantum "tampaknya cukup terdefinisi dengan baik untuk digambarkan sebagai cara mendekati bagaimana menyelesaikan masalah dengan teknologi kuantum dengan teknik spesifik - dan meskipun ada Andrew O
penilaian, saya pikir itu mewujudkan beberapa model yang didefinisikan secara implisit dari perhitungan. Saya akan mencoba untuk menggambarkan model itu di sini.
Intuisi di balik model
Hc l a s s i c a lHqu a n t u m= ∑saya , jJsaya jssayasj= A ( t ) ¢saya ,jJsaya jσzsayaσzj- B ( t ) ¢sayaσxsaya
ssaya∈ { 0 , 1 }
- Δ E= E1- E0{ ssaya}ni = 1
- Δ E> 0
T> 0, akan ada distribusi stabil ('keadaan termal') dari penugasan, yang merupakan distribusi seragam pada suhu 'tak terbatas', dan yang menjadi semakin tertimbang pada keadaan energi minimum global saat suhu menurun. Jika Anda membutuhkan waktu yang cukup lama untuk menurunkan suhu dari tak terhingga menjadi mendekati nol, Anda pada prinsipnya harus dijamin untuk menemukan optimum global untuk masalah meminimalkan energi. Dengan demikian, simulated annealing adalah pendekatan untuk menyelesaikan masalah optimisasi.
t = 0
A ( t = 0 ) = 0 ,B ( t = 0 ) = 1
| ψ0⟩ ∝ | 00 ⋯ 00 ⟩ + | 00 ⋯ 01 ⟩ + ⋯ + | 11 ⋯ 11 ⟩A ( t )B ( t )A ( tf) = 1 ,B ( tf) = 0.
A ( t )B ( t )01A ( t )B ( t )A ( t )B ( t )D-Wave telah mempertimbangkan keuntungan dari menjeda jadwal anil dan 'mundur anil' .
Anil kuantum yang 'tepat' (dengan demikian) mengandaikan bahwa evolusi mungkin tidak dilakukan dalam rezim adiabatik, dan memungkinkan untuk kemungkinan transisi diabetes, tetapi hanya meminta peluang tinggi untuk mencapai yang optimal - atau bahkan lebih pragmatis, mencapai hasil yang akan sulit ditemukan menggunakan teknik klasik. Tidak ada hasil resmi tentang seberapa cepat Anda dapat mengubah Hamiltonian Anda untuk mencapai ini: subjek tampaknya sebagian besar terdiri dari bereksperimen dengan heuristik untuk melihat apa yang berhasil dalam praktiknya.
Perbandingan dengan annealing simulasi klasik
Terlepas dari terminologinya, tidak segera jelas bahwa ada banyak kesamaan anil yang kuantum dengan anil klasik. Perbedaan utama antara anil kuantum dan anil simulasi klasik tampaknya adalah:
Dalam anil kuantum, keadaan dalam beberapa hal idealnya adalah keadaan murni, bukan keadaan campuran (sesuai dengan distribusi probabilitas dalam anil klasik);
Dalam anil kuantum, evolusi didorong oleh perubahan eksplisit dalam parameter Hamilton daripada parameter eksternal.
H~c l a s s i c a l= A ( t ) ¢saya , jJsaya jssayasj- B ( t ) ¢saya , jconst.
A ( t ) = t / ( tF- t )B ( t ) = tF- ttF> 0A ( 0 ) = 0A ( t ) → + ∞t → tFp ( x → y) = maks { 1 ,exp( -γΔ Ex → y) }
γEx → yt = 0t → tFtt → tFprobabilitas setiap kenaikan energi hilang (karena
setiap kenaikan yang mungkin adalah yang mahal).
t → tF. Sebuah idiom umum dalam menggambarkan anil kuantum adalah berbicara tentang 'tunneling' melalui hambatan energi - ini tentu saja berkaitan dengan bagaimana orang menganggap berjalan kuantum: pertimbangkan misalnya karya Farhi et al. pada percepatan kuantum waktu-terus-menerus untuk mengevaluasi sirkuit NAND , dan lebih langsung pekerjaan dasar oleh Wong di jalan kuantum di jalur terowongan melalui hambatan potensial . Beberapa pekerjaan telah dilakukan oleh Chancellor [ arXiv: 1606.06800 ] untuk mempertimbangkan anil kuantum dalam hal berjalan kuantum, meskipun tampaknya ada ruang untuk akun yang lebih formal dan lengkap.
Pada tingkat yang murni operasional, tampak bahwa anil kuantum memberikan keunggulan kinerja daripada anil klasik (lihat misalnya slide ini tentang perbedaan kinerja antara anil kuantum vs klasik , dari grup Troyer di ETH, ca. 2014).
Anil kuantum sebagai fenomena, tidak seperti model komputasi
Karena anil kuantum lebih dipelajari oleh para teknolog, mereka berfokus pada konsep mewujudkan anil kuantum sebagai efek daripada mendefinisikan model dalam hal prinsip-prinsip umum. (Sebuah analogi kasar akan mempelajari model rangkaian kesatuan hanya karena itu merupakan sarana untuk mencapai 'efek' estimasi nilai eigen atau amplitude amplifikasi.)
Oleh karena itu, apakah sesuatu dianggap sebagai "anil kuantum" digambarkan oleh setidaknya beberapa orang sebagai perangkat keras, dan bahkan bergantung pada input: misalnya, pada tata letak qubit, tingkat kebisingan mesin. Tampaknya bahkan mencoba mendekati rezim adiabatik akan mencegah Anda mencapai anil kuantum, karena gagasan tentang apa yang termasuk anil kuantum bahkan mencakup gagasan bahwa kebisingan (seperti dekoherensi) akan mencegah anil terealisasi: sebagai efek komputasi , berlawanan dengan model komputasi , anil kuantum pada dasarnya mensyaratkan bahwa jadwal anil lebih pendek daripada waktu dekoherensi sistem kuantum.
Beberapa orang kadang-kadang menggambarkan kebisingan sebagai sesuatu yang penting untuk proses anil kuantum. Misalnya, Boixo et al. [ arXiv: 1304.4595 ] tulis
Tidak seperti komputasi kuantum adiabatik [, anil kuantum] adalah metode suhu positif yang melibatkan sistem kuantum terbuka yang digabungkan dengan rendaman termal.
Mungkin akurat untuk menggambarkannya sebagai fitur sistem yang tak terhindarkan di mana seseorang akan melakukan annealing (hanya karena noise adalah fitur yang tak terhindarkan dari sistem di mana Anda akan melakukan pemrosesan informasi kuantum dalam bentuk apa pun ): seperti Andrew O
menulis " pada kenyataannya tidak ada mandi benar - benar membantu anil kuantum ". Ada kemungkinan bahwa proses disipatif dapat membantu anil kuantum dengan membantu sistem membangun populasi pada keadaan berenergi lebih rendah (seperti yang disarankan oleh pekerjaan oleh Amin et al. , [ ArXiv: cond-mat / 0609332 ]), tetapi ini tampaknya pada dasarnya menjadi efek klasik, dan secara inheren membutuhkan lingkungan suhu rendah yang tenang daripada 'keberadaan kebisingan'.
Garis bawah
Dapat dikatakan - khususnya oleh mereka yang mempelajarinya - bahwa anil kuantum adalah efek, bukan model perhitungan. Suatu "annealer kuantum" akan lebih baik dipahami sebagai "sebuah mesin yang menyadari efek dari anil kuantum", daripada sebuah mesin yang mencoba untuk mewujudkan model perhitungan yang dikenal sebagai ' anil kuantum '. Namun, hal yang sama dapat dikatakan tentang perhitungan kuantum adiabatik, yang - menurut pendapat saya dengan benar - digambarkan sebagai model perhitungan dalam dirinya sendiri.
Mungkin akan adil untuk menggambarkan anil kuantum sebagai pendekatan untuk mewujudkan heuristik yang sangat umum , dan bahwa ada model implisit perhitungan yang dapat dikarakteristikkan sebagai kondisi di mana kita dapat mengharapkan heuristik ini berhasil. Jika kita menganggap anil kuantum dengan cara ini, itu akan menjadi model yang mencakup rezim adiabatik (dengan nol-noise) sebagai kasus khusus, tetapi pada prinsipnya mungkin lebih umum.