Adiabatyczne obliczenia kwantowe i wyżarzanie kwantowe: Teoria i praktyka

Oryginalny tytuł:

Adiabatic Quantum Computation and Quantum Annealing: Theory and Practice

Zawartość książki:

Adiabatyczne obliczenia kwantowe (AQC) są alternatywą dla lepiej znanego modelu bramkowego obliczeń kwantowych. Oba modele są wielomianowo równoważne, ale poza tym dość odmienne: jedną z właściwości odróżniających AQC od modelu bramkowego jest jego analogowa natura.

Wyżarzanie kwantowe (QA) opisuje rodzaj heurystycznego algorytmu wyszukiwania, który można zaimplementować do działania w natywnym zestawie instrukcji platformy AQC. D-Wave Systems Inc. produkuje chipy procesorów do wyżarzania kwantowego, które wykorzystują właściwości kwantowe do realizacji obliczeń QA w sprzęcie.

Chipy te stanowią centralny element nowej platformy obliczeniowej zaprojektowanej do rozwiązywania problemów optymalizacyjnych NP-trudnych. Począwszy od 16-kubitowego prototypu ogłoszonego w 2007 roku, firma wprowadzała na rynek i sprzedawała coraz większe modele: 128-kubitowy system D-Wave One został ogłoszony w 2010 roku, a 512-kubitowy system D-Wave Two pojawił się na scenie w 2013 roku. Model 1000-kubitowy ma być dostępny w 2014 roku.

Niniejsza monografia przedstawia wstępny przegląd tego niezwykłego i szybko rozwijającego się podejścia do obliczeń. Zaczynamy od przeglądu podstawowych zasad obliczeń kwantowych i tego, co wiadomo o modelu AQC i paradygmacie algorytmu QA. Następnie dokonujemy przeglądu stosu technologii D-Wave i omawiamy niektóre wyzwania związane z budową i wykorzystaniem kwantowych systemów obliczeniowych na skalę komercyjną.

Ostatni rozdział zawiera przegląd niektórych eksperymentalnych wysiłków mających na celu zrozumienie właściwości i możliwości tych niezwykłych platform. Cała dyskusja jest skierowana do informatyków z niewielkim doświadczeniem w obliczeniach kwantowych lub fizyce.