Gibt es Beweise dafür, dass die D-Welle (eine) ein Quantencomputer ist und effektiv ist?

Ich bin zwar ein Neuling auf diesem Gebiet, aber ich habe gelesen, dass die D-Welle (eine) zwar ein interessantes Gerät ist, es jedoch einige Skepsis darüber gibt, dass sie 1) nützlich und 2) tatsächlich ein „Quantencomputer“ ist.

Scott Aaronson hat zum Beispiel mehrfach zum Ausdruck gebracht, dass er skeptisch ist, ob die "Quantenteile" in der D-Welle tatsächlich nützlich sind:

Wie ich hier schon seit Jahren wiederholt habe, gibt es keinen direkten Beweis dafür, dass die Quantenkohärenz bei der beobachteten Beschleunigung eine Rolle spielt oder dass tatsächlich jemals eine Verschränkung zwischen Qubits im System vorhanden ist.

Auszug aus diesem Blog .

Darüber hinaus ist der relevante Wikipedia-Abschnitt zur Skepsis gegenüber der D-Welle ein Chaos.

Deshalb frage ich:

1. Ich weiß, dass D-Welle behauptet, eine Art Quantenglühen zu verwenden. Gibt es einen (Dis-) Beweis für die D-Welle, die tatsächlich Quantenglühen (mit Wirkung) in ihren Berechnungen verwendet?

2. Wurde schlüssig gezeigt, dass die D-Welle (in) wirksam ist? Wenn nicht, gibt es einen klaren Überblick über die Arbeit, um dies zu versuchen?

Es wird nach wie vor nach Problemen gesucht, bei denen die D-Wave Verbesserungen gegenüber klassischen Algorithmen aufweist. Man könnte sich an Medienspritzer erinnern, bei denen die D-Wave einige Instanzen mal schneller löste als ein klassischer Algorithmus, vergaß jedoch zu erwähnen, dass das Problem in Polynomzeit mit perfekter Anpassung bei minimalem Gewicht gelöst werden kann.$10^8$

Denchev zeigt Speedup https://arxiv.org/abs/1512.02206$10^8$

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

Es gibt Hinweise darauf, dass es tatsächlich einige Quanteneffekte gibt, die von der D-Welle genutzt werden. Insbesondere eine Studie von Katzgraber et al. Das vergleicht die D-Welle mit simuliertem Tempern und den Effekten der Reduzierung der Barrieredicke in der Energielandschaft (um das Tunneln wahrscheinlicher zu machen). In Fig. 5 des folgenden Papiers ist die Sperrschichtdicke verringert und die D-Welle zeigt eine Verbesserung der Problemklasse, während das simulierte Tempern keine Verbesserung zeigt.

https://arxiv.org/abs/1505.01545

Vollständige Offenlegung: Katzgraber war mein Doktorvater, daher bin ich mit seiner Arbeit bestens vertraut.

Auf der anderen Seite gab es einige Veröffentlichungen zum Thema D-Wave, bei dem es sich um einen einfachen thermischen Annealer ohne Quanteneffekte handelt, insbesondere die Veröffentlichungen von Smolin, obwohl sie jetzt etwas älter sind.

https://arxiv.org/abs/1305.4904

https://arxiv.org/abs/1401.7087

In jüngerer Zeit haben Albash et al. diskutierten die endliche Temperatur als Grund dafür, dass Quantentempe- ratoren nicht wettbewerbsfähig sind.

https://arxiv.org/abs/1703.03871

• Gibt es Beweise dafür, dass die D-Welle (eine) ein Quantencomputer ist und effektiv ist?

D-Wave Video - Bietet eine Erklärung zu: "Woher wissen wir ...": https://youtu.be/kq9VqR0ZGNc

Eine Analogie, die Sie mit dem D-Wave One, einem adiabatischen ("analogen") Computer, anstellen könnten , ist der "nach Süden gerichtete Streitwagen " oder der " Antikythera-Mechanismus ".

Eine ausführliche Erklärung finden Sie in diesem Artikel von Ars Technica (Wired): " Durch die Digitalisierung können analoge Quantencomputer skaliert werden ":

• “... Sie so ziemlich alle fallen in zwei Kategorien. In den meisten Labors haben Forscher die Arbeit an , was ein genannt werden könnte digitalen Quantencomputer , der die Quanten Äquivalent von Logikgattern hat, und Qubits basieren auf gut definierten und gut verstandene Das andere Lager arbeitet mit analogen Geräten, die als adiabatische Quantencomputer bezeichnet werden . In diesen Geräten führen Qubits keine diskreten Operationen aus, sondern entwickeln sich kontinuierlich von einem leicht verständlichen Anfangszustand zu einem Endzustand, der die Antwort auf ein Problem liefert "(Endzitat) ) oder Quantenglühen .

• "Adiabatische Quantencomputer sind von Natur aus analoge Geräte: Jedes Qubit wird dadurch gesteuert, wie stark es mit jedem anderen Qubit gekoppelt ist. Die Berechnung erfolgt durch kontinuierliches Anpassen dieser Kopplungen zwischen einem Start- und einem Endwert. Winzige Fehler in der Kopplung - aufgrund von Umwelteinflüssen, zum Beispiel - neigen dazu, den Endwert aufzubauen und abzuwerfen. "

• "Digitales Quantencomputing, das logische Verknüpfungen und Quantentore verwendet, bietet die Möglichkeit der Fehlerkorrektur. Indem Sie Informationen in mehreren Qubits codieren, können Sie Fehler erkennen und korrigieren. Leider sind digitale Qubits im Vergleich zu jenen, die in adiabatischen Quantencomputern verwendet werden, heikel." und die Fähigkeit zu ... ". (Lesen Sie den Artikel, wenn Sie keine gekürzte Version wünschen).

• "Was ist mit einem hybriden Ansatz? Das ist die Frage, die sich eine internationale Forschergruppe in einem kürzlich veröffentlichten Artikel in Nature gestellt hat. Sie haben ein System getestet, bei dem die Berechnung von Qubits durchgeführt wird, die als adiabatischer Quantencomputer betrieben wurden, jedoch mit Die Verbindungen zwischen den adiabatischen Qubits werden über ein digitales Netzwerk von Qubits gesteuert. Dies ermöglicht die Vorteile der Skalierbarkeit und Flexibilität, die Sie durch das adiabatische Quantencomputing erhalten, und macht die Verbindungen weniger anfällig für Rauschen. "

Also ja. Es ist ein Computer und verwendet Quantenmethoden.

Die adiabatische Quantenberechnung (AQC) ist eine Form der Quantenberechnung, die für Berechnungen 1 auf dem adiabatischen Theorem beruht und eng mit der Quantenglühung verwandt ist und als Unterklasse dieser betrachtet werden kann.

Eine andere Analogie, wahrscheinlich so unfair wie die letzte, ist, dass AQC ein One-Trick-Ponyismus ist . Es ist begrenzt in dem, was es kann, aber es macht es schnell und gut.

• Deshalb frage ich:

  Ich weiß, dass D-Welle behauptet, eine Art Quantenglühen zu verwenden. Gibt es einen (Dis-) Beweis für die D-Welle, die tatsächlich Quantenglühen (mit Wirkung) in ihren Berechnungen verwendet?

  Wurde schlüssig gezeigt, dass die D-Welle (in) wirksam ist? Wenn nicht, gibt es einen klaren Überblick über die Arbeit, um dies zu versuchen?

Es gibt Beweise, dass es effektiv ist, wenn es richtig verwendet wird, um das zu tun, wofür es entwickelt wurde:

" Blockchain-Plattform mit Proof-of-Work basierend auf analogen Hamilton-Optimierern " von Kirill P. Kalinin, Natalia G. Berloff, 27. Februar 2018.

Universität Cambridge, " Polariton Graph Simulator (Optimizer): eine analoge Hamilton-Simulation ", Natalia Berloff.

" Performance of Quantum Annealing Hardware " von Damian S. Steiger; Bettina Heim, 22. Oktober 2015.

Es gibt wichtige Unterstützer und einige Skeptiker von D-Wave.

In Kommentaren zum Ausdruck gebrachte Bedenken - Aktualisierung: 19. März 2018:

Hier ist ein Artikel von Nature.com mit dem Titel: " Triode für magnetische Flussquanten ", in dem die Verwendung von Abrikosov-Wirbeln zum Speichern quantisierter Informationsbits erläutert wird, der im Artikel " Einzelne Abrikosov-Wirbel als quantisierte Informationsbits " näher erläutert wird (oder nicht) .

Eine stark vereinfachte Analogie ist, dass die Quanten-Qubits (überhaupt nicht) wie Magnetkernspeicher sind. Der Unterschied ist:

• Ein einzelner Magnetkern enthält eine Binärziffer , ein Bit (wie ein Bruchteil eines Buchstabens in einem Buch; Sie würden also 8 Bits verwenden, um mehr als nur einen Buchstaben, aber alle ASCII- Buchstaben, Buchstaben, Ziffern und Steuercodes darzustellen). Ein bisschen müsste in dem einen oder anderen Zustand sein.

• Ein Qubit ermöglicht durch die Verwendung der Quantenmechanik, dass sich das Qubit gleichzeitig in einer Überlagerung beider Zustände befindet, eine Eigenschaft, die für das Quantencomputing von grundlegender Bedeutung ist. Ein qbit kann in einem Zustand sein, im anderen oder in beiden; Betrachten Sie es als trinär bei Steroiden, weil Qubits zwei Berechnungen gleichzeitig durchführen können (und deshalb sind sie beide vergleichbar und unvergleichbar, eine Überlagerung beider Zustände; eine neue Art zu denken).

Sehen Sie sich dieses Bild eines magnetischen Speichers und eines Quantenprozessors an - ganz anders als ein x86-Prozessor:

Eine einfache Erklärung der Relevanz und des Beweisgrades bietet D-Wave in diesem Video mit dem Titel "D-Wave Lab Tour Part 3 (of 3) - The D-Wave Processor".

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