Klassiek probleem 3 miljoen keer sneller opgelost met kwantumtechnologie

Quantum annealing is een van de manieren om de eigenschappen van kwantumfysica te gebruiken voor het bouwen van een computer. De basis daarvan berust niet op de superpositie-status van een qubit en is makkelijker te beheren dan de overige platformen waarop kwantumcomputers worden gebaseerd. Daardoor is het nu al mogelijk quantum annealing computers te bouwen met vele duizenden qubits, terwijl de bouwers van 'echte' kwantumcomputers al blij zijn met 50 tot 100 qubits.

Beperkt toepasbaar

Het Canadese D-Wave heeft zich gespecialiseerd in dergelijke quantum annealing computers en levert deze ook al op commerciële basis aan klanten zoals de NASA. Quantum annealing kent echter veel beperkingen in de toepasbaarheid ten opzichte van een universele kwantumcomputer, die wel gebruik maakt van de superpositie-status van qubits.

Dat er met de aanpak van quantum annealing wel degelijk spectaculaire resultaten mogelijk zijn, demonstreert D-Wave nu samen met Google en Fraser University. Ze namen om de snelheidswinst te berekenen een decennia-oud probleem bij de kop dat al in 1970 werd opgelost. Het gaat om een simulatie van de speciale staat ('exotic magnetism') waarin een tweedimensionale kwantummagneet kan komen. De oplossing van dat probleem zorgde voor een beter begrip van de status waarin materiaal zich kan bevinden.

Oplossing praktisch probleem

De onderzoekers hebben nu een vergelijking gemaakt van de tijd die het kost om het probleem op te lossen met een klassieke CPU-gebaseerde computer en met een recent verbeterde 2000 qubit quantum annealing computer. De laatste bleek 3 miljoen keer sneller klaar te zijn met het oplossen van het bekende probleem. Voor dit experiment hebben de onderzoekers gebruik gemaakt van een voor dit type simulatie klassiek algoritme genaamd "path-integral Monte Carlo" (PIMC).

D-Wave benadrukt verder dat het hier gaat om de oplossing van een praktisch probleem, niet om een proof of concept waarmee de werking van de meeste andere kwantumcomputers tot nog toe wordt aangetoond.