¿Es la D-Wave One una verdadera computadora cuántica?

Answer 1

David Orban: Si bien no puede haber un estándar universal de lo que constituye una “verdadera computadora cuántica”, permítame decirle que hay ciertas cosas que podemos establecer como condiciones necesarias. Por ejemplo: “para ser una computadora cuántica útil, un dispositivo necesita explotar los efectos cuánticos para resolver ciertos problemas de manera asintóticamente más rápida de lo que sabemos cómo resolver esos mismos problemas utilizando una computadora clásica”. Y si un dispositivo cumple esas condiciones no tiene nada que ver con el mercado.

¿Por qué creo que es importante insistir en tales condiciones? Porque, si nos fijamos (por ejemplo) en sus ventas de libros, “¡el mercado nos está diciendo claramente” que las personas como Sylvia Browne tienen verdaderos poderes psíquicos! Así que seguramente estamos de acuerdo en que, al menos en algunos casos, hay verdades subyacentes que no se pueden revelar al observar en qué personas están dispuestas a gastar dinero.

En este caso, tenemos dos compañías respetadas que hacen tratos con D-Wave, pero eso deja sin responder las preguntas cruciales de qué personas dentro de esas grandes empresas toman las decisiones y cuáles son sus razones. Para una compañía como Lockheed, ¡$ 10 millones podrían ser un gran cambio incluso para una tecnología muy no probada!

Entonces, es por eso que trato de centrarme en la física cuántica, en lugar del mundo mucho más complicado y misterioso de la sociología, y por qué (por ejemplo) vi el reciente artículo de Nature de D-Wave como mucho más interesante e importante que el trato con Lockheed. El experimento en Nature está muy lejos de cualquier cosa comercialmente útil, ¡pero al menos hay algo allí para que los científicos hundan sus dientes y respondan!

Answer 2

¿Qué significa ser una “computadora cuántica real”?

– Si su definición de “control de calidad real” es que es una computadora cuántica universal, es poco probable que la máquina sea una computadora cuántica universal. Digo ‘improbable’ porque probar esto requeriría demostrar que los hamiltonianos estocásticos con interpolaciones particulares no pueden implementar el cálculo cuántico adiabático universal, algo que no sabemos cómo probar.

– Si su definición de “QC real” es una computadora que puede implementar un algoritmo cuántico de propósito especial, entonces la pregunta es más interesante. El ‘objetivo’ de la máquina de D-wave es ejecutar un algoritmo de optimización cuántica adiabática. Desde una perspectiva teórica, estos algoritmos se analizan en modelos en los que el sistema que ejecuta el algoritmo es un sistema cerrado. El sistema de D-wave no está cerrado e interactúa con una variedad de fuentes de ruido externas (esto hace que el sistema se termalice en medio de la computación). Creo que el documento vinculado a arriba hace un buen trabajo al mostrar que la termalización ocurre y es un Parte importante de cómo se comporta la máquina. Por lo tanto, no podemos decir que la máquina de onda D esté realizando una optimización adiabática cuántica de alta precisión.

– Pero la máquina está haciendo algo algorítmico, que podemos considerar como un algoritmo cuántico adiabático en presencia de ruido. Me gusta llamar a esta optimización cuántica adiabática no tolerante a fallos.

– Entonces, ¿la optimización cuántica adiabática no tolerante a fallos es una “computación cuántica real”? Creo que la pregunta aquí es ahora, qué tan esencial es el tiempo de ejecución algorítmico del algoritmo que depende de que el sistema sea mecánico cuántico y no clásico. Todas las computadoras “dependen” de la teoría cuántica para funcionar, ya que las propiedades de los semiconductores se basan en la teoría cuántica en su base, pero dan lugar al comportamiento clásico en la escala computacional. Si te diera un transistor que funcionara más rápido porque explotaba los efectos cuánticos, ¿sería eso una computadora cuántica? Yo diría que no, que en realidad lo que se quiere decir con una computadora cuántica es que todo el algoritmo se acelera por el hecho de que el cuanto se está comportando de forma mecánica.

– Lo que nos lleva a la polémica reclamación. Yo diría que el documento anterior demuestra al menos la posibilidad de que esta definición de “una computadora cuántica real” sea cierta. Se refiere específicamente a la velocidad de un algoritmo (pequeño). Se trata de si la teoría cuántica es necesaria para explicar el comportamiento del algoritmo. Por otro lado, esta última pregunta no se demuestra al nivel de “probar” que la teoría cuántica es necesaria. Esa distinción posterior requeriría experimentos que estén más estrechamente relacionados con las desigualdades de Bell (demostrando que el enredo ocurre en medio de la computación, por ejemplo).

-Finalmente se puede preguntar si esta es una computadora cuántica “útil”. Aquí la pregunta es si los algoritmos de optimización cuántica adiabática no tolerantes a fallos que D-wave está intentando implementar son útiles. No sé la respuesta a esto, y creo que nadie más lo sabe. Esto se debe a que incluso en el caso sin ruido no entendemos el poder o la falta de poder de los algoritmos de optimización cuántica adiabática. A temperatura finita realmente sabemos aún menos. La única forma de descubrir si es útil es construir la maldita máquina y ver qué sucede. Es por eso que creo que las personas en computación cuántica deberían apoyar la onda D, mientras que al mismo tiempo también deben controlar algunas de las afirmaciones más extravagantes que ha producido la máquina de RP de onda D.

(Otra nota es que si bien la máquina actual no tiene suficientes ‘perillas’ para implementar una computadora cuántica adiabática universal conocida, hay muchas ideas sobre cómo agregar estas perillas y no me sorprendería si en el futuro hubiera una onda D). Prueba estas ideas. Ciertamente, los desafíos de control e ingeniería que enfrentan para lograr que sus bits se comporten de la manera correcta son importantes para el desarrollo a largo plazo de las computadoras cuánticas).