Adiabatické kvantové výpočty a kvantové žíhání: Teorie a praxe

Původní název:

Adiabatic Quantum Computation and Quantum Annealing: Theory and Practice

Obsah knihy:

Adiabatický kvantový výpočet (AQC) je alternativou ke známějšímu modelu kvantového výpočtu s hradly. Oba modely jsou polynomiálně ekvivalentní, ale jinak jsou dosti odlišné: jednou z vlastností, která odlišuje AQC od modelu hradel, je jeho analogová povaha.

Kvantové žíhání (QA) popisuje typ heuristického vyhledávacího algoritmu, který lze implementovat tak, aby běžel v nativní instrukční sadě“ platformy AQC. Společnost D-Wave Systems Inc. vyrábí {čipy s procesorem pro kvantové žíhání}, které využívají kvantových vlastností k realizaci výpočtů QA v hardwaru.

Tyto čipy tvoří ústřední část nové výpočetní platformy určené k řešení NP-obtížných optimalizačních problémů. Počínaje 16qubitovým prototypem ohlášeným v roce 2007 společnost uváděla na trh a prodávala stále větší modely: 128qubitový systém D-Wave One byl ohlášen v roce 2010 a 512qubitový systém D-Wave Two přišel na scénu v roce 2013. V roce 2014 by měl být k dispozici 1000qubitový model.

Tato monografie představuje úvodní přehled tohoto neobvyklého a rychle se rozvíjejícího přístupu k výpočtům. Začínáme přehledem základních principů kvantových výpočtů a toho, co je známo o modelu AQC a paradigmatu algoritmu QA. Dále se věnujeme přehledu technologického zásobníku D-Wave a diskutujeme o některých výzvách při budování a používání kvantových výpočetních systémů v komerčním měřítku.

V poslední kapitole je uveden přehled některých experimentálních pokusů o pochopení vlastností a schopností těchto neobvyklých platforem. Celá diskuse je zaměřena na posluchače z řad počítačových vědců, kteří mají jen malé znalosti kvantových výpočtů nebo fyziky.