Adiabatic Quantum Computation and Quantum Annealing: Theory and Practice
Adiabatický kvantový výpočet (AQC) je alternatívou k známejšiemu modelu kvantového výpočtu s hradlami. Tieto dva modely sú polynomiálne ekvivalentné, ale inak sú dosť odlišné: jednou z vlastností, ktorá odlišuje AQC od modelu brány, je jeho analógová povaha.
Kvantové žíhanie (QA) opisuje typ heuristického vyhľadávacieho algoritmu, ktorý možno implementovať tak, aby fungoval v natívnej inštrukčnej sade“ platformy AQC. Spoločnosť D-Wave Systems Inc. vyrába čipy procesorov s kvantovým žíhaním, ktoré využívajú kvantové vlastnosti na realizáciu výpočtov QA v hardvéri.
Tieto čipy tvoria ústredný prvok novej výpočtovej platformy určenej na riešenie NP-ťažkých optimalizačných problémov. Počnúc 16-qubitovým prototypom ohláseným v roku 2007 spoločnosť uviedla na trh a predávala čoraz väčšie modely: 128-qubitový systém D-Wave One bol ohlásený v roku 2010 a 512-qubitový systém D-Wave Two prišiel na scénu v roku 2013. Očakáva sa, že v roku 2014 bude k dispozícii 1 000-qubitový model.
Táto monografia predstavuje úvodný prehľad tohto neobvyklého a rýchlo sa rozvíjajúceho prístupu k výpočtom. Začíname prehľadom základných princípov kvantového počítania a toho, čo je známe o modeli AQC a paradigme algoritmu QA. Ďalej sa venujeme prehľadu zásobníka technológií D-Wave a rozoberáme niektoré výzvy pri budovaní a používaní kvantových výpočtových systémov v komerčnom meradle.
V poslednej kapitole sú uvedené niektoré experimentálne pokusy o pochopenie vlastností a schopností týchto neobvyklých platforiem. Celá diskusia je zameraná na publikum informatikov s malým zázemím v oblasti kvantových výpočtov alebo fyziky.