تنها کامپیوتر کوانتومی جهان که به صورت تجاری دردسترس است با ستیز جدیدی مواجه شده است: آیا این کامپیوتر واقعا از یک کامپیوتر متداول سریع‌تر یا بهتر است؟ آزمون سرعت جدیدی برای پاسخ به این سوال کمک می‌کند.

به طور خلاصه: کامپیوتر کوانتومی D-Wave در حل مسایلی که برای آن طراحی شده، هزاران برابر سریع‌تر از دیگر کامپیوترهای کوانتومی است. در مورد مسائل دیگر، سطح متوسطی دارد و هنوز هم مشخص نیست که آیا با بزرگتر کردن آن سرعت افزایش یابد. در این صورت تحقق یکی از وعده‌های بزرگ محاسبات کوانتومی ضروری است: حل مسایلی که جز به طریق دیگری حل نمی‌شوند.

کاترین مک گئوخ (Catherine McGeoch) استاد علوم کامپیوتر و آزمونگر سرعت الگوریتم در کالج امهرست، ماساچوست از سوی D-Wave یک شرکت کامپیوتر کوانتومی در نزدیک ونکوور کانادا، ماموریت یافت تا سرعت آخرین کامپیوتر کوانتومی شرکت را بیازماید. این کار راحتی نیست. ابزار D-Wave با دیگر کامپیوترها به شکل متفاوتی کار می‌کند، زیرا از بیت‌های کوانتومی استفاده می‌کند که با بهره‌برداری از رفتار کوانتومی فازی به محاسبات سرعت می‌بخشند و به علاوه این رایانه از دروازه‌های منطقی برای عملیات استفاده نمی‌کند. در عوض از چیزی به نام «بازپخت» (annealing) استفاده می‌کند یعنی با جستجوی پایین حالت انرژی بیت‌ها در یک تراشه کامپیوتری به پاسخ می‌رسد. مک گئوخ می‌گوید: «مثل این است که سیب‌ها و پرتقال‌ها یا سیب‌ها و ماهی را با هم مقایسه کنید».

کامپیوتر D-Wave 2 که ۵۱۲ بیت کوانتومی دارد برای پاسخ‌گویی به مسایلی طراحی شده که در فراگیری ماشین و تشخیص عکس مفید هستند و اصولا در تعیین بهترین راه طبقه‌بندی اشیا مفید است، مانند اسکن‌های پرتو ایکس که دارای عکس‌هایی با بمب و بدون بمب است.

مک گئوخ نسخه‌ای ۴۳۹ کیوبیتی از D-Wave را با محصولی تجاری از IBM مقایسه کرد که برای حل همین دسته از مسایل طراحی شده است. محصول IBM به نحوی طراحی شده که بعد از ۳۰ دقیقه به یک مسئله مشخص جوابی مطمئن می‌دهد. مک گئوخ دریافت که D-Wave نیز به همان اندازه در یافتن پاسخ درست خوب است، اما زمان پاسخگویی حدود ۰.۵ ثانیه است یعنی ۳۶۰۰ برابر سریعتر!

در مورد دیگر مسایل، به خاطر لزوم ترجمه سوال برای تراشه کوانتومی که از یک کامپیوتر جلویی استفاده می‌کند، کامپیوتر D-Wave کند می‌شود. در این موارد سرعتی همسان با کامپیوترهای مرسوم دارد و در کل مک گئوخ به آن نمره «بالای متوسط» می‌دهد.

این یافته ضرورتا بدین معنا نیست که D-Wave سریعترین روش برای این دسته از مسایل است. آزمون دیگری که اخیرا توسط گروه متفاوتی انجام شد نشان داد که پزنده کوانتومی همانند D-Wave می‌تواند از پزنده‌های مرسوم و غیرکوانتومی جا بماند. مک گئوخ می‌گوید: «این نتیجه مرا شگفت‌زده نمی‌کند. آن‌ها دو حل کننده بسیار خاص را در شرایط آزمایشگاهی ایده‌آل مقایسه می‌کنند.»

واضح نیست که آیا مزیت سرعت D-Wave با افزایش کیوبیت‌ها حفظ بشود: امکان دارد که D-Wave در همان نیم ثانیه به مسایل بزرگتر نیز پاسخ درست دهد اما کامپیوترهای متداول زمان بیشتری را صرف حل این مسایل خواهند کرد. مک گئوخ می‌افزاید: «اکنون گفتنش سخت است. من داده‌های بسیاری در اطراف خود دارم و در تابستان به این سوال جواب خواهم داد.» مک گئوخ مقاله خود را در کنفرانس بین‌المللی محاسبات ماشینی در ایتالیا ارایه خواهد داد.

انجمن فیزیک ایران

منبع: http://blogs.nature.com/news/2013/05/quantum-computer-passes-speed-test.html