Esistono prove del fatto che l'onda D (una) sia un computer quantistico ed è efficace?

Sono certamente un novizio in questo campo, ma ho letto che, mentre l'onda D (uno) è un dispositivo interessante, c'è qualche scetticismo riguardo al fatto che sia utile 1) e 2) in realtà un "computer quantistico".

Ad esempio, Scott Aaronson ha espresso più volte di essere scettico sul fatto che le parti "quantistiche" nell'onda D siano effettivamente utili:

Rimane vero, come ho ribadito qui per anni, che non abbiamo prove dirette che la coerenza quantistica stia giocando un ruolo nello speedup osservato, o in effetti che l'entanglement tra qubit sia mai presente nel sistema.

Estratto da questo blog .

Inoltre, la relativa sezione di Wikipedia sullo scetticismo contro l'onda D è un casino.

Quindi chiedo:

1. So che l'onda D afferma di usare una sorta di ricottura quantistica. Esistono (dis) prove dell'onda D che utilizza effettivamente la ricottura quantistica (con effetto) nei suoi calcoli?

2. È stato definitivamente dimostrato che l'onda D è (in) efficace? In caso contrario, esiste una chiara panoramica del lavoro per tentare questo?

C'è ancora una ricerca di problemi in cui la D-Wave mostra miglioramenti rispetto agli algoritmi classici. Si potrebbe ricordare spruzzi di media in cui la D-Wave ha risolto alcuni casi$10^8$ volte più veloce di un algoritmo classico ma ho dimenticato di menzionare che il problema può essere risolto in tempi polinomiali usando una corrispondenza perfetta del peso minimo.

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

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

Ci sono alcune prove che ci sono davvero alcuni effetti quantistici usati dalla D-Wave. In particolare uno studio di Katzgraber et al. che confronta la D-Wave con la ricottura simulata e gli effetti della riduzione dello spessore della barriera nel paesaggio energetico (per rendere più probabile il tunneling). Nella Fig. 5 del seguente documento lo spessore della barriera è ridotto e la D-Wave mostra un miglioramento della classe di problemi mentre la Ricottura simulata non mostra alcun miglioramento.

https://arxiv.org/abs/1505.01545

Informativa completa: Katzgraber era il mio consulente di dottorato, quindi conosco meglio il suo lavoro.

D'altra parte, ci sono stati alcuni articoli sull'argomento che la D-Wave è una semplice ricottura termica senza effetti quantici, in particolare i documenti di Smolin sebbene siano un po 'datati ora.

https://arxiv.org/abs/1305.4904

https://arxiv.org/abs/1401.7087

Più recentemente Albash et al. discusso della temperatura finita come motivo per le ricotture quantistiche che non funzionano in modo competitivo.

https://arxiv.org/abs/1703.03871

• Esistono prove del fatto che l'onda D (una) sia un computer quantistico ed è efficace?

D-Wave Video - Offre una spiegazione di: "Come facciamo a sapere ...": https://youtu.be/kq9VqR0ZGNc

Un'analogia che potresti fare con la D-Wave One, una computer adiabatico ("analogico"), è il " carro rivolto a sud " o il " meccanismo Antikythera ".

Una lunga spiegazione è offerta in questo articolo di Ars Technica (Wired): "Il passaggio al digitale può rendere scalabile un computer quantico analogico ":

• "... Cadono praticamente tutti in due categorie. Nella maggior parte dei laboratori, i ricercatori lavorano su quello che potrebbe essere chiamato un computer quantistico digitale , che ha l'equivalente quantico delle porte logiche, e i qubit sono basati su ben definiti e ben compresi stati quantistici L'altro campo lavora su analogo dispositivi chiamati computer quantistici adiabatici . In questi dispositivi, i qubit non eseguono operazioni discrete, ma si evolvono continuamente da uno stato iniziale facilmente comprensibile a uno stato finale che fornisce la risposta a qualche problema "(fine citazione ) o ricottura quantistica .

• "I computer quantistici adiabatici sono intrinsecamente dispositivi analogici: ogni qubit è guidato dalla forza con cui è accoppiato ad ogni altro qubit. Il calcolo viene eseguito regolando continuamente questi accoppiamenti tra un valore iniziale e un valore finale. Piccoli errori nell'accoppiamento, dovuti a effetti ambientali, per esempio, tendono ad accumularsi e buttare via il valore finale ".

• "Il calcolo quantistico digitale, che utilizza operazioni logiche e porte quantistiche, offre la possibilità di correggere gli errori. Codificando le informazioni in più qubit, è possibile rilevare e correggere errori. Sfortunatamente, i qubit digitali sono cose delicate rispetto a quelle utilizzate nei computer quantistici adiabatici, e la capacità di ... ". (Vai a leggere l'articolo se non vuoi una versione ridotta).

• "Che dire di un approccio ibrido? Questa è la domanda posta da un gruppo internazionale di ricercatori in un articolo recentemente pubblicato su Nature. Hanno testato un sistema in cui il calcolo viene eseguito da qubit che funzionavano come un computer quantistico adiabatico, ma con le connessioni tra i qubit adiabatici sono controllate tramite una rete digitale di qubit. Ciò consente i vantaggi di scala e flessibilità che si ottengono dal calcolo quantistico adiabatico, rendendo al contempo le connessioni meno sensibili al rumore ".

Quindi sì. È un computer e utilizza metodi quantistici.

Il calcolo quantico adiabatico (AQC) è una forma di calcolo quantistico che si basa sul teorema adiabatico per fare calcoli 1 ed è strettamente correlato e può essere considerato come una sottoclasse della ricottura quantica.

Un'altra analogia, probabilmente ingiusta come l'ultima, è che AQC è un ponyism a un trucco . È limitato in ciò che può fare, ma lo fa rapidamente e bene.

• Quindi chiedo:

  So che l'onda D afferma di usare una sorta di ricottura quantistica. Esistono (dis) prove dell'onda D che utilizza effettivamente la ricottura quantistica (con effetto) nei suoi calcoli?

  È stato definitivamente dimostrato che l'onda D è (in) efficace? In caso contrario, esiste una chiara panoramica del lavoro per tentare questo?

È dimostrato che è efficace se utilizzato correttamente per fare ciò per cui è stato progettato:

" Piattaforma Blockchain con prove di lavoro basate su ottimizzatori Hamiltoniani analogici " di Kirill P. Kalinin, Natalia G. Berloff, 27 febbraio 2018.

Università di Cambridge, " Polariton Graph Simulator (Optimizer): un analogo simulaton Hamiltoniano ", Natalia Berloff.

" Prestazioni dell'hardware di ricottura quantistica " di Damian S. Steiger; Bettina Heim, 22 ottobre 2015.

Esistono importanti sostenitori e alcuni scettici di D-Wave.

Rispondere alle preoccupazioni espresse nei commenti - Aggiornamento: 19 marzo 2018:

Ecco un articolo di Nature.com intitolato: " Triodo per Quanta di flusso magnetico " che spiega l'uso dei vortici Abrikosov per contenere bit di informazioni quantizzate, ulteriormente chiarito (o meno) nell'articolo: " Singoli vortici di Abrikosov come bit di informazioni quantizzate ".

Un'analogia semplificata è che i qubit quantistici sono (per niente) come la memoria del nucleo magnetico , la differenza è:

• Un singolo nucleo magnetico contiene una cifra binaria , un po '(come una frazione di una lettera in un libro, quindi useresti 8 bit per rappresentare più di una semplice lettera ma tutto l' alfabeto ASCII , le cifre delle lettere e i codici di controllo). Un po 'dovrebbe essere in uno stato o nell'altro.

• Un qubit, utilizzando la meccanica quantistica, consente al qubit di trovarsi in una sovrapposizione di entrambi gli stati contemporaneamente, una proprietà fondamentale per il calcolo quantistico. Un qbit può trovarsi in uno stato, nell'altro o in entrambi; pensalo come un trinario sugli steroidi, perché i qubit possono eseguire due calcoli contemporaneamente (ed è per questo che sono sia comparabili che incomparabili, una sovrapposizione di entrambi gli stati; un nuovo modo di pensare).

Guarda questa immagine di una memoria magnetica e un processore quantico - abbastanza diversa da un processore x86:

Una semplice spiegazione della pertinenza e del grado di prova è offerta in questo video di D-Wave chiamato: "D-Wave Lab Tour Parte 3 (di 3) - Il processore D-Wave".

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