O computador quântico D-Wave com 5000 qubits realmente funciona – resolveu o problema do vidro de spin, que é insuportável para sistemas convencionais

Cientistas da Universidade de Boston e funcionários da Canadian D-Wave publicaram um artigo na revista Nature que prova de forma convincente o valor prático dos computadores quânticos da empresa. Um sistema comercial D-Wave Advantage de 5000 qubits forneceu uma simulação de um estado especial da matéria – vidro de spin. Para computadores clássicos, essas tarefas são insuportáveis ​​​​e os cientistas sonham em ir além do conhecido. Os sistemas quânticos fornecem isso a eles.

Fonte da imagem: D-Wave

D-Wave produz uma classe especial de computadores quânticos. Os qubits nos sistemas D-Wave não são iguais aos das plataformas Google, IBM ou russa. A maior parte dos desenvolvedores está tentando criar sistemas multi-qubit nos quais o emaranhamento quântico é realizado, sejamos honestos, quando os qubits emaranhados têm uma ou outra quantidade quântica (característica) no mesmo estado.

Desde que os qubits sejam coerentes (consistentes), cálculos ou, mais precisamente, simulações são realizados. Este é um estado muito frágil e dura alguns milissegundos. Muitos qubits não podem ser conectados dessa maneira. Hoje está entre 20 e 50 qubits nos sistemas IBM. Os canadenses, no início de 2011, apresentavam uma plataforma de 128 qubits e hoje já oferecem uma de 5000 qubits. Poucos acreditaram neles até que a Lockheed Martin comprou o sistema D-Wave em 2012. Em 2013, foi publicado o primeiro artigo comprovando o funcionamento das plataformas quânticas da empresa, e logo seus sistemas foram comprados pelo Google e pela NASA.

Nas plataformas D-Wave, o estado coerente dos qubits é mantido de uma forma diferente, nomeadamente com a ajuda do conhecido fenómeno de tunelamento quântico. Em vez de manter o emaranhamento dos qubits, a plataforma D-Wave é levada a um estado de excitação coerente (consistente) de todos os qubits, após o que é deixada sozinha e os qubits entram naturalmente em estados mínimos de energia. O estado inicial de excitação é programado, portanto, em estado de repouso permanente (no processo do chamado recozimento), o estado final de energia mínima (física) do sistema é uma resposta pronta para a tarefa. Na verdade, esta é uma solução para os problemas de uma ou outra otimização.

Em um estudo recente, cientistas de Boston e especialistas em D-Wave mostraram que o desempenho de seu computador quântico Advantage em 5.000 qubits é significativamente maior do que o dos sistemas clássicos na solução de problemas de otimização de vidro de spin 3D, uma classe difícil de problemas de otimização. Este trabalho também representa a maior simulação quântica programável relatada até agora.

Vantagem D-Wave para 5000 qubits

Em setembro do ano passado, cálculos semelhantes foram realizados em um sistema D-Wave de 2.000 qubits. A repetição do trabalho em uma nova escala comprova a possibilidade de traduzir processos coerentes em processos estendidos ao resolver problemas de otimização.

«Este estudo marca um avanço significativo para a tecnologia quântica, pois demonstra uma vantagem computacional sobre as abordagens clássicas para uma classe difícil de problemas de otimização”, disse o Dr. Alan Baratz, CEO da D-Wave. “Para aqueles que buscam evidências do desempenho incomparável do recozimento quântico, este trabalho oferece a prova definitiva.”