Computador quântico x pc

Computador quântico comercial deixa PC na poeira

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Pela primeira vez , um computador quântico disponível comercialmente foi confrontado com um PC comum - e o dispositivo quântico deixado a máquina regular no pó .

D -Wave , uma empresa baseada em Burnaby , Canadá, tem vindo a vender os computadores quânticos desde 2011 , embora os críticos expressaram dúvidas de que seus chips foram realmente aproveitando a ação fantasmagórica da mecânica quântica. Isso é porque eles usam um método não -mainstream chamada computação quântica adiabática .

Ao contrário de bits clássicos , bits quânticos, ou qubits , pode tomar os valores 0 e 1 ao mesmo tempo , oferecendo teoricamente a velocidade de computação muito mais rápido. Para ser verdadeiramente quântica, os qubits devem estar ligados através da propriedade quântica de emaranhamento . Isso é impossível de medir , enquanto o dispositivo está operando . Mas em março, dois testes separados do dispositivo D -Wave demonstrou evidências indiretas para emaranhamento .

Agora Catherine McGeoch de Amherst College, Massachusetts, um consultor para D -Wave , colocou o seu computador através de seus ritmos e mostrou que pode vencer máquinas regulares. O hardware D -Wave foi projetado para resolver um tipo particular de problema de otimização : minimizando a solução de uma equação complicada , escolhendo os valores de algumas variáveis. Soa esotérico , mas o problema surge em muitas aplicações práticas, tais como reconhecimento de imagem e aprendizagem de máquina.

McGeoch e seu colega Wang Cong da Simon Fraser University, em Burnaby, corria o problema em um computador D -Wave Two , que tem 439 qubits supercondutores formadas a partir de laços de nióbio . Eles também tentaram resolver o problema com três algoritmos que levam em execução em um computador desktop high-end . A máquina D -Wave acabou por ser cerca de 3600 vezes mais rápido que o melhor algoritmo convencional.

Esforçando-se para manter-se

McGeoch deu a cada sistema de cerca de meio segundo para encontrar a melhor solução para uma versão do problema de otimização , e repetiu o teste com 100 versões diferentes. Ela, então, fez a experiência para os problemas que envolvem ainda mais variáveis ​​e uma equação mais complicada.

O computador D -Wave encontrada a melhor solução a cada vez em meio segundo . Os três algoritmos regulares lutava para manter -se para os problemas com mais do que 100 ou mais variáveis. O melhor dos três, CPLEX , tinha que correr por meia hora para coincidir com o desempenho do D -Wave em maiores problemas.

McGeoch também analisou a forma como os dispositivos abordados dois outros problemas. O computador D -Wave não pode resolver -los diretamente para que emprega uma nova peça de software para convertê-los em uma forma que ele pode manipular . Dispositivo da D- onda tinha uma vantagem menor , nestes casos, mas ainda acompanhado ou ultrapassaram as capacidades dos algoritmos em computadores normais. McGeoch apresentará os resultados na próxima semana , na Conferência Internacional sobre ACM Computing Fronteiras em Ischia, Itália .

O processamento de números - face-off sugere que os benefícios de computadores quânticos pode ser aproveitado , mais cedo do que imaginávamos. "Está se tornando cada vez mais atraente ", diz Jeremy O'Brien , da Universidade de Bristol , Reino Unido. " Se você é uma empresa voltada para o futuro , então você pode ser muito mais compelido a realmente entender como usar esses dispositivos. "

Ainda é possível que o dispositivo do D -Wave tem um jeito estranho, mas altamente otimizado de cálculo que não depende de emaranhamento . As equipes terão de repetir os experimentos para confirmar o efeito quântico.

comparação mais justa

Os testes de velocidade também não são muito justo , porque os computadores genéricos sempre executar bem menos do que um dispositivo dedicado a resolver um problema específico, diz McGeoch . " Um próximo passo seria a construção de um processador convencional otimizado para essa tarefa, para uma comparação mais justa ", diz O'Brien.

Da D -Wave Colin Williams é mais certo , lembrando que dispositivo da empresa encontra a melhor solução de um modo muito diferente de algoritmos regulares. Em um sistema clássico , as soluções são pobres para começar, mas rapidamente melhorar , e então lentamente convergem para a melhor resposta. Computador da D -Wave atinge a melhor solução quase que instantaneamente. "Eu nunca vi nada como isso em um algoritmo clássico antes. "

O que realmente importa para a equipe D -Wave agora é convencer os clientes que tem um novo tipo de dispositivo que pode ajudá-los a resolver os problemas de forma mais eficiente . "Ao invés de gastar todo o nosso tempo nesta análise comparativa acadêmico , nós preferimos gastar nosso tempo no desenvolvimento de aplicações do mundo real neste momento ", diz Williams.

Commercial quantum computer leaves PC in the dust

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For the first time, a commercially available quantum computer has been pitted against an ordinary PC – and the quantum device left the regular machine in the dust.

D-Wave, a company based in Burnaby, Canada, has been selling quantum computers since 2011, although critics expressed doubt that their chips were actually harnessing the spooky action of quantum mechanics. That's because they use a non-mainstream method called adiabatic quantum computing.

Unlike classical bits, quantum bits, or qubits, can take the values 0 and 1 at the same time, theoretically offering much faster computing speed. To be truly quantum, the qubits must be linked via the quantum property of entanglement. That's impossible to measure while the device is operating. But in March, two separate tests of the D-Wave device showed indirect evidence for entanglement.

Now Catherine McGeoch of Amherst College, Massachusetts, a consultant to D-Wave, has put their computer through its paces and shown that it can beat regular machines. The D-Wave hardware is designed to solve a particular kind of optimisation problem: minimising the solution of a complicated equation by choosing the values of certain variables. It sounds esoteric, but the problem crops up in many practical applications, such as image recognition and machine learning.

McGeoch and her colleague Cong Wang of Simon Fraser University, in Burnaby, ran the problem on a D-Wave Two computer, which has 439 qubits formed from superconducting niobium loops. They also tried to solve the problem using three leading algorithms running on a high-end desktop computer. The D-Wave machine turned out to be around 3600 times faster than the best conventional algorithm.

Struggling to keep up

McGeoch gave each system roughly half a second to find the best solution to a version of the optimisation problem, and repeated the trial with 100 different versions. She then did the experiment for problems involving even more variables and a more complicated equation.

The D-Wave computer found the best solution every time within half a second. The three regular algorithms struggled to keep up for problems with more than 100 or so variables. The best of the three, CPLEX, had to run for half an hour to match D-Wave's performance on the largest problems.

McGeoch also looked at how the devices tackled two other problems. The D-Wave computer can't solve these directly so employs an extra piece of software to convert them into a form it can handle. D-wave's device had a smaller edge in these cases but still matched or exceeded the capabilities of the algorithms on regular computers. McGeoch will present the results next week at the ACM International Conference on Computing Frontiers in Ischia, Italy.

The number-crunching face-off suggests that the benefits of quantum computers may be harnessed sooner than we imagined. "It's becoming increasingly compelling," says Jeremy O'Brien of the University of Bristol, UK. "If you are a forward-looking business, then you might be that much more compelled to really understand how to use these devices."

It is still possible that D-Wave's device has a strange but highly optimised way of calculating that does not rely on entanglement. Teams will have to repeat the experiments to confirm the quantum effect.

Fairer comparison

The speed tests are also not quite fair, because generic computers will always perform less well than a device dedicated to solving a specific problem, says McGeoch. "A next step would be to build a conventional processor optimised for this task, for a fairer comparison," says O'Brien.

D-Wave's Colin Williams is more certain, pointing out that the company's device finds the best solution in a very different way to regular algorithms. In a classical system, the solutions are poor to begin with but rapidly improve, and then they slowly converge on the best answer. D-Wave's computer reaches the best solution almost instantly. "I've never seen anything like that in a classical algorithm before."

What really matters to the D-Wave team now is convincing customers it has a new kind of device that can help them solve problems more efficiently. "Rather than spending all our time on this academic benchmarking, we would prefer to spend our time on developing real-world applications at this point," says Williams.