Recent onderzoek toont aan dat onder bepaalde omstandigheden quantum-annealing-computers algoritmen, waaronder het bekende Shor's-algoritme, sneller kunnen uitvoeren dan klassieke computers. Volgens een onderzoek in Nature Communications biedt kwantumgloeien in de meeste gevallen echter geen versnelling in vergelijking met klassiek computergebruik wanneer de tijd beperkt is. .

"We hebben bewezen dat je er zeker van kunt zijn dat je vanaf het eerste probleem tot een snelle oplossing komt, maar dat geldt alleen voor een bepaalde klasse van problemen die zo kunnen worden opgezet dat de vele geschiedenissen van de evolutie van het kwantumsysteem constructief interfereren. verschillende kwantumgeschiedenissen vergroten elkaars waarschijnlijkheid om de oplossing te bereiken", zegt Nikolai Sinitsyn, een theoretisch kwantumfysicus bij Los Alamos National Laboratory en co-auteur van het artikel met zijn Los Alamos-collega Bin Yan.

Terwijl voorbeelden van superieure kwantumprestaties in kwantumgloeisimulaties routinematig worden gerapporteerd, missen ze definitief bewijs. Soms concluderen onderzoekers dat ze kwantumvoordeel hebben behaald, maar ze kunnen niet bewijzen dat deze superioriteit boven een concurrerend klassiek algoritme gaat, zei Sinitsyn. Dergelijke resultaten zijn vaak tegenstrijdig.

Quantum computing transformeert een eenvoudige kwantumtoestand naar een toestand met een rekenresultaat. In slechts een handvol kwantumalgoritmen is dit proces afgestemd om klassieke algoritmen te overtreffen. Een afgestemd algoritme is speciaal ontworpen om de constructieve interferentie van verschillende systeemgeschiedenissen tijdens de berekening te garanderen, wat de sleutel is tot kwantumcomputing. Bij kwantumgloeien kan men bijvoorbeeld het tijdsafhankelijke pad afstemmen op specifieke problemen. Onafgestemde, zogenaamde heuristische, kwantumalgoritmen worden gebruikt in kwantumgloeicomputers. Ze kunnen dergelijke interferentie niet garanderen.

"Elk probleem kan heuristisch worden opgelost gedurende oneindige tijd", zei Sinitsyn. "In de praktijk is de rekentijd echter altijd beperkt. Onderzoekers hopen dat kwantumeffecten op zijn minst het aantal fouten verminderen om de heuristische benadering levensvatbaar te maken."

Om de onzekerheden van de heuristische methode aan te pakken, hebben Sinitsyn en co-auteur Bin Yan een andere, puur analytische benadering ontwikkeld om een ​​eenvoudig niet-afgestemd proces te demonstreren dat elk rekenprobleem oplost dat door een kwantumgloeicomputer kan worden overwogen. De nauwkeurigheid van deze berekening kan op elk punt in de looptijd van de berekening worden gekarakteriseerd.

Helaas ontdekten Sinitsyn en Yan dat deze nauwkeurigheid bijna altijd niet beter is dan de prestaties van een klassiek algoritme.

De reden is dat efficiënte kwantumcomputing afhankelijk is van kwantumeffecten, zoals constructieve interferentie, wanneer veel verschillende kwantumgeschiedenissen, die gelijktijdig door een kwantumprocessor worden ervaren, interfereren om de nuttige informatie in de uiteindelijke toestand te vergroten. Zonder fijnafstemming wordt de juiste interferentie onwaarschijnlijk. Er zijn echter zeldzame uitzonderingen die de niche verlaten voor superieure kwantumcomputers.

Een andere inspirerende bevinding was een observatie dat het beschouwde proces niet de zogenaamde spinglasovergang tegenkomt, wat overeenkomt met een extreem langzame onderdrukking van rekenfouten, en wat een groot nadeel is van klassieke gloeiberekeningsstrategieën.

Dus de heuristische benaderingen van kwantumcomputing kunnen eindelijk werken, maar moeten met veel zorg worden overwogen. + Verder verkennen

Anti-vlindereffect maakt nieuwe benchmarking van kwantumcomputerprestaties mogelijk