Innovación

La computación cuántica obtiene un impulso de hardware con el avance del vidrio giratorio

Las empresas pueden aprovechar las mejoras de optimización recientemente lanzadas de D-Wave a través del servicio de nube para compartir hardware.

Fondo negro con líneas azules y puntos azules.Imagen: Pixabay

Uno de los desafíos de la computación cuántica es superar las limitaciones de optimización de las gafas giratorias 3D, que pueden ralentizar las simulaciones cuánticas destinadas a resolver problemas de optimización del mundo real. Una solución experimental es la computadora cuántica Advantage de D-Wave, que ejecuta dinámicas de vidrio giratorio (esencialmente, una matriz de imanes) en 5,000 qubits.

Según un estudio publicado en la revista Nature por científicos de D-Wave y la Universidad de Boston, el equipo ha demostrado que el recocido cuántico, un proceso matemático utilizado para encontrar estados de baja energía mediante el uso de fluctuaciones cuánticas, se puede comparar con los métodos convencionales. Mejorar los algoritmos de calidad de la solución más rápido, al menos en teoría. Este podría ser un paso crucial para demostrar la forma en que los procesadores cuánticos pueden calcular dinámicas cuánticas coherentes en problemas de optimización a gran escala.

A partir del 19 de abril, los clientes de D-Wave que se suscriban al servicio de nube cuántica de Leap pueden acceder a la nueva computadora cuántica de grado comercial basada en recocido.

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La conclusión principal para las empresas es que la computación giratoria en dispositivos de recocido cuántico puede eventualmente resolver problemas de optimización de manera eficiente, logrando objetivos con la menor energía posible. Por ejemplo, podría ser una forma relativamente eficiente de responder preguntas como «¿Debo usar este camión o el próximo camión para entregar este paquete?» O el «Problema del viajante de comercio» («¿Cuál es la ruta más eficiente para que un viajante de comercio visite diferentes ciudades?»), según lo escrito por D-Wave.

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D-Wave es una de las pocas empresas que ofrece puertas y recocidos en el espacio de computación cuántica empresarial, que ahora incluye su computadora cuántica Advantage de grado comercial de 5000 qubits. Todavía hay algunas preguntas sobre la practicidad de esta tecnología, pero el nuevo documento demuestra que se pueden realizar más optimizaciones comerciales de computación cuántica en el hardware de D-Wave.

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Nuevos avances en computación cuántica D-Wave

Al profundizar en la física, las gafas giratorias se utilizan a menudo como un banco de pruebas para la computación paradigmática, pero usar el enfoque en sistemas programables, y por lo tanto se pueden usar para realizar la computación del mundo real, aún genera problemas potenciales, dicen los investigadores. . D-Wave ha resuelto este problema en su hardware mediante el uso de dinámicas cuánticas críticas de spin-glass para miles de qubits utilizando un recocido cuántico superconductor.

«El mismo hardware que ya proporciona un campo de pruebas experimental útil para la dinámica crítica cuántica también se puede usar para buscar soluciones a problemas de optimización», dijo Wojciech Zurek, físico teórico y autoridad en el Laboratorio Nacional de Los Álamos en estados de baja energía. Sobre la teoría cuántica, en el comunicado de prensa de D-Wave.

Alcanzar un estado de baja energía más rápido

Las aplicaciones que resuelven problemas de optimización, como el problema de embalaje y envío descrito anteriormente, requieren el estado de energía más bajo del recocido cuántico para ejecutarlas. Otros cálculos que se pueden utilizar para la toma de decisiones, como los problemas de muestreo probabilístico, requieren buenas muestras de baja energía para funcionar.

«En comparación con el recocido térmico convencional, el vidrio giratorio se puede llevar a un estado de baja energía mucho más rápido al recocer las fluctuaciones cuánticas», dijo D-Wave.

«Este documento proporciona evidencia de que la dinámica cuántica en una plataforma de hardware dedicada encuentra el estado de energía más bajo preferido de un vidrio giratorio más rápido que los algoritmos clásicos conocidos y, por lo tanto, promete continuar impulsando el desarrollo de recocidos cuánticos para manejar cuestiones prácticas.

Mantenga los Qubits coherentes

Otro problema que los investigadores en el campo de la computación cuántica están tratando de resolver es la coherencia de los qubits. En un sentido simplificado, la coherencia significa que un estado cuántico retiene ciertas propiedades físicas cuando se usa. La investigación muestra que el recocido cuántico coherente puede mejorar la calidad de las soluciones más rápido que los algoritmos clásicos.

«El desarrollo conjunto de puertas y procedimientos de recocido nos brindará tiempos de coherencia más prolongados y mejores parámetros de qubit, lo que nos permitirá aumentar nuestra ventaja sobre la optimización clásica», dijo Andrew King, director de investigación de rendimiento de D-Wave, en un comunicado. artículo Escribir una entrada de blog.

Mirando hacia el futuro: el sistema Advantage2 de D-Wave

Si bien la investigación recientemente publicada se realizó en la computadora cuántica Advantage actualmente disponible comercialmente, D-Wave también está trabajando en su próxima iteración. El sistema Advantage2 se encuentra en la etapa de prototipo experimental y será la sexta generación de hardware de computación cuántica de D-Wave. D-Wave espera que el sistema Advantage2 completo se lance a 7000 qubits y no tiene una fecha de lanzamiento alfa proyectada.

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