D-Wave Systems Inc. publicerade idag en milstolpsstudie i samarbete med forskare på Google, visar en beräkningsprestandafördel, ökar med både simuleringsstorlek och problemhårdhet, till över 3 miljoner gånger motsvarande klassiska metoder. I synnerhet, detta arbete uppnåddes med en praktisk tillämpning med verkliga konsekvenser, simulerar de topologiska fenomenen bakom Nobelpriset i fysik 2016. Denna prestandafördel, uppvisade i en komplex kvantsimulering av material, är ett meningsfullt steg på vägen mot applikationsfördelar inom kvantberäkning.

Arbetet av forskare vid D-Wave och Google visar också att kvanteffekter kan utnyttjas för att ge en beräkningsmässig fördel i D-Wave-processorer, i problemskala som kräver tusentals qubits. De senaste experimenten som utförts på flera D-Wave-processorer representerar den överlägset största kvantsimuleringarna som hittills har utförts av befintliga kvantdatorer.

Pappret, med titeln "Skalningsfördel jämfört med vägintegral Monte Carlo i kvantsimulering av geometriskt frustrerade magneter, "publicerades i tidningen Naturkommunikation . D-Wave-forskare programmerade D-Wave 2000Q-systemet för att modellera en tvådimensionell frustrerad kvantmagnet med hjälp av artificiella snurr. Magnetens beteende beskrevs av det nobelprisvinnande arbetet av teoretiska fysiker Vadim Berezinskii, J. Michael Kosterlitz och David Thouless. De förutspådde ett nytt materialläge på 1970 -talet som kännetecknades av icke -lokala topologiska egenskaper.

Denna nya forskning är en fortsättning på tidigare genombrott som publicerades av D-Waves team under 2018 Natur papper med titeln "Observation av topologiska fenomen i ett programmerbart galler på 1, 800 qubits. "I denna senaste tidning, forskare från D-Wave, tillsammans med bidragsgivare från Google, använd D-Waves lägre brusprocessor för att uppnå överlägsen prestanda och få insikter i processorns dynamik som aldrig observerats tidigare.

"Detta arbete är det tydligaste beviset ännu att kvanteffekter ger en beräkningsmässig fördel i D-Wave-processorer, "sade Dr Andrew King, huvudutredare för detta arbete på D-Wave. "Att binda magneten till en topologisk knut och se hur den flyr har gett oss den första detaljerade titt på dynamik som normalt är för snabb att observera. Det vi ser är en enorm fördel i absoluta termer, med skalfördelen i temperatur och storlek som vi hoppas på. Denna simulering är ett verkligt problem som forskare redan har attackerat med hjälp av algoritmerna vi jämförde mot, markerar en viktig milstolpe och en viktig grund för framtida utveckling. Detta hade inte varit möjligt idag utan D-Waves processor med lägre brus. "

"Sökandet efter kvantfördelar i beräkningar blir allt mer livligt eftersom det finns speciella problem där verkliga framsteg görs. Dessa problem kan verka något utarbetade även för fysiker, men i detta dokument från ett samarbete mellan D-Wave Systems, Google, och Simon Fraser University, det verkar som att det finns en fördel med kvantglödgning med hjälp av en specialprocessor jämfört med klassiska simuleringar för det mer 'praktiska' problemet att hitta jämviktstillståndet för en viss kvantmagnet, "sade professor Dr. Gabriel Aeppli, professor i fysik vid ETH Zürich och EPF Lausanne, och chef för Photon Science Division vid Paul Scherrer Institute. "Detta kommer som en överraskning med tanke på mångas tro att kvantglödgning inte har någon inneboende fördel jämfört med vägintegrala Monte Carlo -program som implementerats på klassiska processorer."

"Ny kvantteknik mognar till praktiska verktyg först när de lämnar klassiska motsvarigheter i dammet för att lösa problem i verkligheten, "sa Hidetoshi Nishimori, Professor, Institutet för innovativ forskning, Tokyo Institute of Technology. "Ett viktigt steg i denna riktning har uppnåtts i detta dokument genom att ge tydliga bevis på en skalningsfördel med kvantglödgaren framför en otätbar klassisk datorkonkurrent för att simulera dynamiska egenskaper hos ett komplext material. Jag skickar uppriktiga applåder till laget."

"Att framgångsrikt demonstrera sådana komplexa fenomen är, på egen hand, ytterligare bevis på programmerbarheten och flexibiliteten hos D-Waves kvantdator, "sade D-Wave VD Alan Baratz." Men kanske ännu viktigare är det faktum att detta inte visades på ett syntetiskt eller "trick" problem. Detta uppnåddes med ett verkligt problem inom fysiken mot ett branschstandardverktyg för simulering-en demonstration av det praktiska värdet av D-Wave-processorn. Vi måste alltid göra två saker:att främja vetenskapen och öka prestanda för våra system och teknik för att hjälpa kunder att utveckla applikationer med verkligt affärsvärde. Denna typ av vetenskapligt genombrott från vårt team är i linje med det uppdraget och talar till det framväxande värde som det är möjligt att härleda från kvantberäkning idag. "

De vetenskapliga prestationerna presenteras i Naturkommunikation ytterligare stöd för D-Waves pågående arbete med kunder i världsklass för att utveckla över 250 tidiga kvantberäkningsprogram, med ett antal piloter i produktionsapplikationer, i olika industrier som tillverkning, logistik, farmaceutisk, biovetenskap, detaljhandel och finansiella tjänster. I september 2020, D-Wave tog med sitt nästa generations Advantage-kvantsystem till marknaden via Leap-kvantmolntjänsten. Systemet innehåller mer än 5, 000 qubits och 15-vägs qubit-anslutning, samt en utökad hybridlösningstjänst som kan driva affärsproblem med upp till en miljon variabler. Kombinationen av Advantages datorkraft och skala med hybridlösningstjänsten ger företag möjlighet att köra prestanda, verkliga kvantapplikationer för första gången.