Existe-t-il une preuve que l’onde D (une) est un ordinateur quantique et est efficace?

Je suis certes novice dans ce domaine, mais j’ai lu que, si l’onde D (une) est un dispositif intéressant, il existe un certain scepticisme quant à sa 1) utilité et 2) en réalité à un «ordinateur quantique».

Par exemple, Scott Aaronson a exprimé à plusieurs reprises son scepticisme quant à l'utilité des parties "quantiques" de l'onde D:

Il reste vrai, comme je le répète ici depuis des années, que nous n'avons aucune preuve directe que la cohérence quantique joue un rôle dans l'accélération observée ou que l'enchevêtrement entre qubits soit toujours présent dans le système.

Extrait de ce blog .

De plus, la section de Wikipedia sur le scepticisme contre la vague D est un gâchis.

Alors je demande:

1. Je sais que D-wave prétend utiliser une sorte de recuit quantique. Existe-t-il une (dé) preuve de l'onde D utilisant réellement le recuit quantique (avec effet) dans ses calculs?

2. At-il été démontré de manière concluante que l’onde D est (in) efficace? Si non, existe-t-il un aperçu clair du travail pour tenter cela?

Il existe encore une recherche de problèmes pour lesquels D-Wave montre une amélioration par rapport aux algorithmes classiques. On se souvient peut-être des éclaboussures dans les médias où le D-Wave a résolu certains cas$10^8$ fois plus rapide qu'un algorithme classique, mais j'ai oublié de mentionner que le problème peut être résolu en temps polynomial en utilisant une correspondance parfaite du poids minimal.

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

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

Il existe des preuves qu'il existe effectivement des effets quantiques utilisés par la D-Wave. Notamment une étude de Katzgraber et al. qui compare l’onde D avec le recuit simulé et les effets de la réduction de l’épaisseur de la barrière dans le paysage énergétique (pour rendre le creusement de tunnel plus probable). Sur la figure 5 du papier suivant, l'épaisseur de la barrière est réduite et l'onde D montre une amélioration de la classe de problèmes tandis que le recuit simulé ne montre aucune amélioration.

https://arxiv.org/abs/1505.01545

Divulgation complète: Katzgraber était mon directeur de thèse et je connais donc bien son travail.

D'autre part, il y a eu quelques articles sur le sujet de la D-Wave en tant que simple agent de recuit thermique sans effet quantique, notamment les articles de Smolin, bien qu'ils soient un peu dépassés.

https://arxiv.org/abs/1305.4904

https://arxiv.org/abs/1401.7087

Plus récemment, Albash et al. discuté de la température finie en tant que raison pour laquelle les anneaux de quantification ne fonctionnent pas de manière compétitive.

https://arxiv.org/abs/1703.03871

• Existe-t-il une preuve que l’onde D (une) est un ordinateur quantique et est efficace?

Vidéo D-Wave - Offre une explication de: "Comment savons-nous ...": https://youtu.be/kq9VqR0ZGNc

Une analogie que vous pourriez faire avec le D-Wave One, un ordinateur adiabatique («analogique»), est celle du « chariot orienté vers le sud » ou du mécanisme d'Anticythère ».

Une longue explication est proposée dans cet article d'Ars Technica (Wired): "Le passage au numérique peut rendre un ordinateur quantique analogique évolutif ":

• "... Ils appartiennent presque tous à deux catégories. Dans la plupart des laboratoires, les chercheurs travaillent sur ce que l’on pourrait appeler un ordinateur quantique numérique , qui possède l’équivalent quantique des portes logiques, et les qubits sont basés sur des technologies bien définies et bien comprises. états quantiques. L’autre camp fonctionne sur des dispositifs analogiques appelés ordinateurs quantiques adiabatiques . Dans ces dispositifs, les qubits n’effectuent pas d’opérations discrètes, mais évoluent continuellement d’un état initial facile à comprendre à un état final qui apporte la réponse à un problème "(end quote ), ou recuit quantique .

• "Les ordinateurs quantiques adiabatiques sont par nature des dispositifs analogiques: chaque qubit dépend de la force avec laquelle il est couplé. Le calcul est effectué en ajustant en permanence ces couplages entre une valeur initiale et une valeur finale. De minuscules erreurs dans le couplage - dues à des effets environnementaux, par exemple, ont tendance à s'accumuler et à rejeter la valeur finale. ".

• "L'informatique quantique numérique, qui utilise des opérations logiques et des portes quantiques, offre la possibilité d'une correction d'erreur. En encodant des informations dans plusieurs qubits, vous pouvez détecter et corriger les erreurs. Malheureusement, les qubits numériques sont des choses délicates comparées à celles utilisées dans les ordinateurs quantiques adiabatiques, et la capacité de ... ". (Allez lire l'article si vous ne voulez pas de version condensée).

• "Qu'en est-il d'une approche hybride? Telle est la question posée par un groupe international de chercheurs dans un article récemment publié dans Nature. Ils ont testé un système dans lequel le calcul est effectué par des bits qui fonctionnaient comme un ordinateur quantique adiabatique, mais avec Les connexions entre les qubits adiabatiques sont contrôlées via un réseau numérique de qubits, ce qui permet de profiter des avantages d'échelle et de flexibilité procurés par l'informatique quantique adiabatique, tout en rendant les connexions moins sensibles au bruit. ".

Donc oui. C'est un ordinateur et utilise des méthodes quantiques.

Le calcul quantique adiabatique (AQC) est une forme d'informatique quantique qui repose sur le théorème adiabatique pour effectuer des calculs 1 et est étroitement liée à l'annelage quantique et peut être considérée comme une sous-classe de celle-ci.

Une autre analogie, probablement aussi injuste que la dernière, est que AQC est un poney-manège . Ce que nous pouvons faire est limité, mais il le fait rapidement et bien.

• Alors je demande:

  Je sais que D-wave prétend utiliser une sorte de recuit quantique. Existe-t-il une (dé) preuve de l'onde D utilisant réellement le recuit quantique (avec effet) dans ses calculs?

  At-il été démontré de manière concluante que l’onde D est (in) efficace? Si non, existe-t-il un aperçu clair du travail pour tenter cela?

Il existe des preuves qu'il est efficace lorsqu'il est utilisé correctement pour faire ce pour quoi il a été conçu:

" Plateforme Blockchain avec preuve de travail basée sur des optimiseurs hamiltoniens analogiques " par Kirill P. Kalinin, Natalia G. Berloff, 27 février 2018.

Université de Cambridge, " Polariton Graph Simulator (Optimizer): une simulaton hamiltonienne analogique ", Natalia Berloff.

" Performances du matériel de recuit quantique " de Damian S. Steiger; Bettina Heim, 22 octobre 2015.

Il existe des bailleurs de fonds importants et certains sceptiques de D-Wave.

Répondre aux préoccupations exprimées dans les commentaires - Mise à jour: 19 mars 2018:

Voici un article de Nature.com intitulé " Triode for Magnetic Flux Quanta " qui explique l'utilisation des vortex d'Abrikosov pour conserver des bits d'information quantifiés, précisés (ou non) dans l'article: " Les vortex d'Abrikosov simples en tant que bits d'information quantifiés ".

Une analogie trop simpliste est que les qubits quantiques ne ressemblent (pas du tout) à une mémoire magnétique , la différence est la suivante:

• Un seul noyau magnétique contient un chiffre binaire , un bit (comme une fraction de lettre dans un livre, de sorte que vous utiliseriez 8 bits pour représenter plus qu'une simple lettre mais tous les caractères alphabétiques ASCII , lettres et codes de contrôle). Un peu devrait être dans un état ou l'autre.

• Un qubit, en utilisant la mécanique quantique, permet au qubit d’être en même temps une superposition des deux états, propriété fondamentale pour l’informatique quantique. Un qbit peut être dans un état, dans l'autre ou les deux; Pensez-y comme étant trinaire sur les stéroïdes, car les qubits peuvent effectuer deux calculs simultanément (et c'est pourquoi ils sont à la fois comparables et incomparables, une superposition des deux états; une nouvelle façon de penser).

Regardez cette image d'une mémoire magnétique et d'un processeur quantique - très différente d'un processeur x86:

Une explication simple de la pertinence et du degré de preuve est proposée dans cette vidéo de D-Wave intitulée "D-Wave Lab Tour Part 3 (of 3) - The D-Wave Processor".

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