A D-Wave Systems Inc. publicou hoje um estudo importante em colaboração com cientistas do Google, demonstrando uma vantagem de desempenho computacional, aumentando tanto com o tamanho da simulação quanto com a dureza do problema, a mais de 3 milhões de vezes maior do que os métodos clássicos correspondentes. Notavelmente, este trabalho foi realizado em uma aplicação prática com implicações no mundo real, simular os fenômenos topológicos por trás do Prêmio Nobel de Física 2016. Esta vantagem de desempenho, exibida em uma simulação quântica complexa de materiais, é uma etapa significativa na jornada em direção à vantagem dos aplicativos na computação quântica.

O trabalho de cientistas da D-Wave e do Google também demonstra que os efeitos quânticos podem ser aproveitados para fornecer uma vantagem computacional nos processadores D-Wave, na escala do problema que requer milhares de qubits. Experimentos recentes realizados em múltiplos processadores D-Wave representam de longe as maiores simulações quânticas realizadas por computadores quânticos existentes até hoje.

O papel, intitulado "Escalando vantagem sobre Monte Carlo integral de caminho na simulação quântica de ímãs geometricamente frustrados, "foi publicado no jornal Nature Communications . Os pesquisadores da D-Wave programaram o sistema D-Wave 2000Q para modelar um ímã quântico frustrado bidimensional usando spins artificiais. O comportamento do ímã foi descrito pelo trabalho ganhador do prêmio Nobel dos físicos teóricos Vadim Berezinskii, J. Michael Kosterlitz e David Thouless. Eles previram um novo estado da matéria na década de 1970, caracterizado por propriedades topológicas não triviais.

Esta nova pesquisa é uma continuação do trabalho inovador anterior publicado pela equipe da D-Wave em 2018 Natureza artigo intitulado "Observação de fenômenos topológicos em uma rede programável de 1, 800 qubits. "Neste último artigo, pesquisadores da D-Wave, ao lado de colaboradores do Google, utilize o processador de ruído mais baixo da D-Wave para obter desempenho superior e obter percepções sobre a dinâmica do processador nunca antes observadas.

"Este trabalho é a evidência mais clara de que os efeitos quânticos fornecem uma vantagem computacional em processadores D-Wave, "disse o Dr. Andrew King, investigador principal deste trabalho na D-Wave. "Amarrar o ímã em um nó topológico e vê-lo escapar nos deu a primeira visão detalhada da dinâmica que normalmente é rápida demais para ser observada. O que vemos é um grande benefício em termos absolutos, com a vantagem de escala em temperatura e tamanho que esperávamos. Esta simulação é um problema real que os cientistas já atacaram usando os algoritmos com os quais comparamos, marcando um marco significativo e uma base importante para o desenvolvimento futuro. Isso não teria sido possível hoje sem o processador de baixo ruído da D-Wave. "

"A busca por vantagens quânticas em cálculos está se tornando cada vez mais ativa porque existem problemas especiais onde o progresso genuíno está sendo feito. Esses problemas podem parecer um tanto forçados até mesmo para os físicos, mas neste artigo de uma colaboração entre a D-Wave Systems, Google, e Simon Fraser University, parece que há uma vantagem para o recozimento quântico usando um processador de propósito especial sobre as simulações clássicas para o problema mais "prático" de encontrar o estado de equilíbrio de um ímã quântico particular, "disse o Prof. Dr. Gabriel Aeppli, professor de física na ETH Zürich e EPF Lausanne, e chefe da Divisão de Ciência de Fótons do Instituto Paul Scherrer. "Isso é uma surpresa, dada a crença de muitos de que o recozimento quântico não tem nenhuma vantagem intrínseca sobre os programas de Monte Carlo integrais de caminho implementados em processadores clássicos."

"As tecnologias quânticas nascentes amadurecem em ferramentas práticas apenas quando deixam contrapartes clássicas na poeira na solução de problemas do mundo real, "disse Hidetoshi Nishimori, Professor, Instituto de Pesquisa Inovadora, Instituto de Tecnologia de Tóquio. "Um passo fundamental nessa direção foi alcançado neste artigo, fornecendo evidências claras de uma vantagem de dimensionamento do recozedor quântico sobre um concorrente de computação clássica inexpugnável na simulação de propriedades dinâmicas de um material complexo. Envio sinceros aplausos à equipe."

"Demonstrar com sucesso tais fenômenos complexos é, sozinho, mais uma prova da programabilidade e flexibilidade do computador quântico da D-Wave, "disse o CEO da D-Wave, Alan Baratz." Mas talvez ainda mais importante é o fato de que isso não foi demonstrado em um problema sintético ou 'truque'. Isso foi alcançado em um problema real de física em comparação com uma ferramenta padrão da indústria para simulação - uma demonstração do valor prático do processador D-Wave. Devemos sempre fazer duas coisas:promover a ciência e aumentar o desempenho de nossos sistemas e tecnologias para ajudar os clientes a desenvolver aplicativos com valor de negócios no mundo real. Esse tipo de descoberta científica de nossa equipe está alinhada com essa missão e fala sobre o valor emergente que é possível derivar da computação quântica hoje. "

As realizações científicas apresentadas em Nature Communications apoiar ainda mais o trabalho contínuo da D-Wave com clientes de classe mundial para desenvolver mais de 250 aplicativos de computação quântica, com vários pilotos em aplicativos de produção, em diversos setores, como manufatura, logística, farmacêutico, Ciências da Vida, varejo e serviços financeiros. Em setembro de 2020, A D-Wave trouxe seu sistema quântico Advantage de próxima geração ao mercado por meio do serviço de nuvem quântica Leap. O sistema inclui mais de 5, 000 qubits e conectividade qubit de 15 vias, bem como um serviço de solucionador híbrido expandido capaz de administrar problemas de negócios com até um milhão de variáveis. A combinação do poder de computação e escala da Advantage com o serviço de solucionador híbrido dá às empresas a capacidade de executar desempenho, aplicações quânticas do mundo real pela primeira vez.