D波(1つ)が量子コンピューターであり、効果的であるという証拠はありますか?


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私は確かにこの分野の初心者ですが、D波(1つ)は興味深いデバイスですが、1)有用であり、2)実際には「量子コンピューター」であるという懐疑論があります。

たとえば、スコットアーロンソンは、D波の「量子」部分が実際に有用であるかどうかについて懐疑的であると何度も表明しています。

ここで何年も繰り返し述べてきたように、観測された高速化において量子コヒーレンスが役割を果たしているという直接的な証拠はなく、実際にシステム内に量子ビット間のエンタングルメントが存在するという事実はありません。

このブログからの抜粋。

さらに、D波に対する懐疑論に関するウィキペディアの関連セクションは混乱しています。

だから、私は尋ねます:

  1. 私は、D波が何らかの量子アニーリングを使用すると主張していることを知っています。計算で実際に量子アニーリング(効果あり)を使用するD波の(反)証拠はありますか?

  2. D波が効果的であることは最終的に示されましたか?そうでない場合、これを試みるための作業の明確な概要はありますか?

回答:


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D-Waveが従来のアルゴリズムに比べて改善を示している問題の調査がまだあります。D-Wave が従来のアルゴリズムよりも倍速くいくつかのインスタンスを解決したメディアスプラッシュを思い出すかもしれませんが、問題は最小重み完全一致を使用して多項式時間で解決できることを言及するのを忘れました。108

高速化 を示すDenchev https://arxiv.org/abs/1512.02206108

MWPMを使用するMandra https://arxiv.org/abs/1703.00622

D-Waveで実際に使用されている量子効果があるという証拠がいくつかあります。特にKatzgraberらによる研究。D-Waveとシミュレーテッドアニーリングとエネルギーランドスケープ内のバリアの厚さを減らす効果を比較します(トンネリングの可能性を高めるため)。次の論文の図5では、バリアの厚さが減少し、D-Waveは問題のクラスで改善を示していますが、シミュレーテッドアニーリングでは改善が見られません。

https://arxiv.org/abs/1505.01545

完全な開示:Katzgraberは私の博士課程アドバイザーでしたので、私は彼の仕事に最も精通しています。

一方、D-Waveが量子効果のない単純な熱アニーラーであるというトピックに関するいくつかの論文がありました。特にSmolinによる論文は、少し古くなっていますが。

https://arxiv.org/abs/1305.4904

https://arxiv.org/abs/1401.7087

より最近では、アルバッシュ等。量子アニーラーが競合的に機能しない理由として、有限温度について議論しました。

https://arxiv.org/abs/1703.03871


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  • D波(1つ)が量子コンピューターであり、効果的であるという証拠はありますか?

D-Waveビデオ-「どうやって知るのか...」の説明を提供:https : //youtu.be/kq9VqR0ZGNc

断熱(「アナログ」)コンピューターであるD-Wave Oneを使用して作成できる類推の1つは、「南向きの戦車」または「Ankykytheraメカニズム」です。

このArs Technica(Wired)の記事で詳細な説明が提供されています:「デジタル化することでアナログ量子コンピューターをスケーラブルにすることができます」:

  • 「...それらはほとんどすべて2つのカテゴリに分類されます。ほとんどのラボでは、研究者は、論理ゲートと同等の量子を持つデジタル量子コンピューターと呼ばれるものに取り組んでいます。量子状態。他のキャンプは、断熱量子コンピューターと呼ばれるアナログデバイスで動作します。これらのデバイスでは、キュービットは離散操作を実行しませんが、簡単に理解できる初期状態から問題への答えを提供する最終状態に継続的に進化します」 )、または量子アニーリング

  • 「断熱量子コンピューターは本質的にアナログデバイスです。各量子ビットは、他のすべての量子ビットとの結合強度によって駆動されます。計算は、開始値と最終値の間でこれらの結合を継続的に調整することにより実行されます。結合の小さな誤差—環境の影響により、たとえば、ビルドして最終値を捨てる傾向があります。」

  • 「論理演算と量子ゲートを使用するデジタル量子コンピューティングは、エラー修正の可能性を提供します。複数のキュービットで情報をエンコードすることにより、エラーを検出および修正できます。残念ながら、デジタル量子ビットは、断熱量子コンピューターそして、...への能力。(圧縮バージョンが必要ない場合は、記事を読んでください)。

  • 「ハイブリッドアプローチについてはどうですか。それは、Natureで最近発表された論文で国際的な研究者グループが尋ねた質問です。彼らは、計算が断熱量子コンピューターとして動作するキュービットによって実行されるシステムをテストしましたが、断熱量子ビット間の接続は、量子ビットのデジタルネットワークを介して制御されます。これにより、断熱量子コンピューティングから得られる規模と柔軟性の利点が得られると同時に、ノイズの影響を受けにくくなります。

あ、はい。これはコンピューターであり、量子法を使用します。

断熱量子計算(AQC)は、計算を行うために断熱定理1に依存する量子計算の形式であり、量子アニーリングと密接に関連しており、量子アニーリングのサブクラスと見なすことができます。

おそらく最後のものと同じくらい不公平な別のアナロジーは、AQCが1つのトリックのポニー主義であるということです。できることは限られていますが、迅速かつ適切に実行されます。

  • だから、私は尋ねます:

    私は、D波が何らかの量子アニーリングを使用すると主張していることを知っています。計算で実際に量子アニーリング(効果あり)を使用するD波の(反)証拠はありますか?

    D波が効果的であることは最終的に示されましたか?そうでない場合、これを試みるための作業の明確な概要はありますか?

設計されたことを行うために正しく使用すると効果的であるという証拠があります。

アナログハミルトニアンオプティマイザーに基づいた作業証明付きブロックチェーンプラットフォーム」、Kirill P. Kalinin、Natalia G. Berloff、2018年2月27日。

ケンブリッジ大学、「ポラリトングラフシミュレータ(オプティマイザー):アナログハミルトニアンシミュレーション」、ナタリアベルロフ。

量子アニーリングハードウェアの性能ダミアンS.シュタイガーによります」。Bettina Heim、2015年10月22日。

D-Waveには重要な支援者と懐疑論者がいます。


コメントで表明された懸念に対処-更新:2018年3月19日:

「:ここ題しNature.comからの記事です磁束クアンタ用三極管の使用について説明し、」アブリコソフが渦をさらに明確に(またはしない)、量子化された情報ビットを保持するための記事では、「シングルアブリコソフは、量子化された情報ビットとして渦」。

単純化類似のことである量子量子ビットは、同様に(すべてではない)は、磁気コアメモリ、違いがあります。

  • 単一の磁気コアには2進数のビットがあります(本の文字の一部のように、8ビットを使用して、1文字だけでなくASCIIアルファベット、文字の数字、および制御コードのすべてを表します)。ビットはいずれかの状態にある必要があります。

  • 量子力学を利用することにより、量子ビットは、量子コンピューティングの基本である特性である両方の状態を同時に重ね合わせることができます。qbitは、1つの状態、他の状態、またはその両方になります。量子ビットは同時に2つの計算を実行できるため、ステロイドの3 成分と考えてください(そして、それが比較可能で比較不可能な理由であり、両方の状態の重ね合わせです;考えれば新しい方法です)。

磁気メモリと量子プロセッサのこの画像を見てください-x86プロセッサとはまったく異なります:

どっち?

関連性と証拠の程度の簡単な説明は、D-Waveによる「D-Waveラボツアーパート3(の3)-D-Waveプロセッサ」と呼ばれるこのビデオで提供されています。

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

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