D-Wave Systems Inc. publicó hoy un estudio histórico en colaboración con científicos de Google, demostrando una ventaja de rendimiento computacional, aumentando tanto con el tamaño de la simulación como con la dureza del problema, a más de 3 millones de veces la de los métodos clásicos correspondientes. Notablemente, este trabajo se logró en una aplicación práctica con implicaciones del mundo real, simulando los fenómenos topológicos detrás del Premio Nobel de Física 2016. Esta ventaja de rendimiento, exhibido en una compleja simulación cuántica de materiales, es un paso significativo en el viaje hacia la ventaja de las aplicaciones en la computación cuántica.

El trabajo de científicos de D-Wave y Google también demuestra que los efectos cuánticos se pueden aprovechar para proporcionar una ventaja computacional en los procesadores D-Wave. a escala de problema que requiere miles de qubits. Los experimentos recientes realizados en múltiples procesadores D-Wave representan, con mucho, las simulaciones cuánticas más grandes realizadas por las computadoras cuánticas existentes hasta la fecha.

El papel, titulado "Ventaja de escala sobre la ruta integral Monte Carlo en la simulación cuántica de imanes geométricamente frustrados, "fue publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza . Los investigadores de D-Wave programaron el sistema D-Wave 2000Q para modelar un imán cuántico frustrado bidimensional utilizando giros artificiales. El comportamiento del imán fue descrito por el trabajo ganador del premio Nobel de los físicos teóricos Vadim Berezinskii, J. Michael Kosterlitz y David Thouless. Ellos predijeron un nuevo estado de la materia en la década de 1970 caracterizado por propiedades topológicas no triviales.

Esta nueva investigación es una continuación del trabajo innovador anterior publicado por el equipo de D-Wave en un 2018 Naturaleza artículo titulado "Observación de fenómenos topológicos en una red programable de 1, 800 qubits ". En este último artículo, investigadores de D-Wave, junto con colaboradores de Google, Utilice el procesador de menor ruido de D-Wave para lograr un rendimiento superior y obtener información sobre la dinámica del procesador nunca antes observada.

"Este trabajo es la evidencia más clara hasta ahora de que los efectos cuánticos proporcionan una ventaja computacional en los procesadores D-Wave, "dijo el Dr. Andrew King, investigador principal de este trabajo en D-Wave. "Atar el imán en un nudo topológico y verlo escapar nos ha dado el primer vistazo detallado a las dinámicas que normalmente son demasiado rápidas para observar. Lo que vemos es un gran beneficio en términos absolutos, con la ventaja de escalamiento en temperatura y tamaño que esperaríamos. Esta simulación es un problema real que los científicos ya han atacado utilizando los algoritmos con los que comparamos, marcando un hito significativo y una base importante para el desarrollo futuro. Esto no hubiera sido posible hoy sin el procesador de menor ruido de D-Wave ".

"La búsqueda de la ventaja cuántica en los cálculos se está volviendo cada vez más viva porque hay problemas especiales en los que se está logrando un progreso genuino. Estos problemas pueden parecer algo artificiales incluso para los físicos". pero en este artículo de una colaboración entre D-Wave Systems, Google, y la Universidad Simon Fraser, parece que existe una ventaja para el recocido cuántico utilizando un procesador de propósito especial sobre las simulaciones clásicas para el problema más `` práctico '' de encontrar el estado de equilibrio de un imán cuántico en particular, "dijo el Prof. Dr. Gabriel Aeppli, profesor de física en ETH Zürich y EPF Lausanne, y jefe de la División de Ciencia de Fotones del Instituto Paul Scherrer. "Esto es una sorpresa dada la creencia de muchos de que el recocido cuántico no tiene una ventaja intrínseca sobre los programas de ruta integral Monte Carlo implementados en procesadores clásicos".

"Las tecnologías cuánticas nacientes maduran y se convierten en herramientas prácticas solo cuando dejan a las contrapartes clásicas en el polvo para resolver problemas del mundo real, "dijo Hidetoshi Nishimori, Profesor, Instituto de Investigación Innovadora, Instituto de Tecnología de Tokio. "En este artículo se ha logrado un paso clave en esta dirección al proporcionar evidencia clara de una ventaja de escalamiento del templador cuántico sobre un competidor de computación clásica inexpugnable en la simulación de propiedades dinámicas de un material complejo. Envío un sincero aplauso al equipo".

"Demostrar con éxito fenómenos tan complejos es, por sí mismo, una prueba más de la capacidad de programación y flexibilidad de la computadora cuántica de D-Wave, ", dijo el director ejecutivo de D-Wave, Alan Baratz." Pero quizás aún más importante es el hecho de que esto no se demostró en un problema sintético o "truco". Esto se logró en un problema real de física frente a una herramienta de simulación estándar de la industria:una demostración del valor práctico del procesador D-Wave. Siempre debemos hacer dos cosas:promover la ciencia y aumentar el rendimiento de nuestros sistemas y tecnologías para ayudar a los clientes a desarrollar aplicaciones con valor comercial real. Este tipo de avance científico de nuestro equipo está en línea con esa misión y habla del valor emergente que es posible derivar de la computación cuántica en la actualidad ".

Los logros científicos presentados en Comunicaciones de la naturaleza respaldar aún más el trabajo continuo de D-Wave con clientes de clase mundial para desarrollar más de 250 aplicaciones tempranas de computación cuántica, con una serie de pruebas piloto en aplicaciones de producción, en diversas industrias como la manufactura, logística, farmacéutico, Ciencias de la vida, servicios financieros y minoristas. En septiembre de 2020, D-Wave lanzó al mercado su sistema cuántico Advantage de próxima generación a través del servicio de nube cuántica Leap. El sistema incluye más de 5, 000 qubits y conectividad qubit de 15 vías, así como un servicio de resolución híbrido ampliado capaz de ejecutar problemas comerciales con hasta un millón de variables. La combinación de la potencia de cálculo y la escala de Advantage con el servicio de resolución híbrida brinda a las empresas la capacidad de ejecutar un rendimiento, aplicaciones cuánticas del mundo real por primera vez.