Коллектив Авторов - Цифровой журнал «Компьютерра» № 169

Дело осложняется тем, что любое взаимодействие между кубитами и окружающей средой может привести к декогеренции, которая делает продолжение работы невозможным. Чтобы избежать помех, квантовые компьютеры часто помещают в вакуум и охлаждают почти до абсолютного нуля, но это не особенно помогает.

В 2007 году канадский стартап D-Wave объявил о намерении выпустить первый коммерческий квантовый компьютер. Намерение подкрепили демонстрацией машины, которая, по уверениям разработчиков, насчитывала шестнадцать кубит.

На глазах у зрителей она решила головоломку судоку, вычислила идеальную комбинацию гостей на гипотетической свадьбе и обработала SQL-запрос в специальной версии MySQL. С этими задачами прекрасно справился бы и обычный компьютер, но презентация и не должна была потрясать воображение.

Воображение потрясало другое: наполеоновские планы D-Wave. К концу года компания намеревалась довести число кубит до 32, а к середине 2008 года впустить квантовый компьютер с 1024 кубитами.

Обещания D-Wave отличались от суровой реальности, хорошо знакомой всем, кто занимался исследованиями в области квантовых вычислений, как небо и земля. Скачок таких масштабов был бы чудом, а чудес, как известно, не бывает.

Скептицизм специалистов столкнулся с полным нежеланием D-Wave рассказывать, каким образом были достигнуты такие успехи. Напрашивается вопрос: а был ли мальчик? Действительно ли устройство, которым хвасталась компания, — это квантовый компьютер? Никаких доказательств этому не было. Развеять сомнения могли бы публикации разработчиков D-Wave в академических журналах, но их не было.

К D-Wave приклеился ярлык «шарлатаны», но компания продолжала работать. Чересчур оптимистичный план пришлось скорректировать. Машина, использующая, если верить D-Wave, 128 кубитов, появилась не в 2008, а лишь в 2011 году. Несколько месяцев назад разрядность довели до 512.

В 2009 году D-Wave и Google провели совместную презентацию. Хартмут Невен, видный специалист в области распознавания лиц, работающий в Google, рассказал об испытании самообучающегося алгоритма для выделения автомобилей на снимках Street View. По утверждению Невена, квантовое устройство D-Wave справилось с задачей лучше, чем традиционные компьютеры в дата-центрах Google.

Такое развитие событий немного озадачило скептиков. Результаты, которые обнародовал Невен, не доказывали, что в D-Wave построили настоящий квантовый компьютер, однако отмести их тоже было нельзя. Если D-Wave — это мошенники, то как же им удалось переманить на свою сторону совсем не глупых людей из Google?

В 2011 году корпорация Lockheed Martin, гигант военно-промышленного комплекса США, объявила о приобретении 128-кубитной машины D-Wave за 10 миллионов долларов. Можно было бы предположить, что покупка совершена из любопытства, однако история на этом не закончилась.

В марте 2013 года в Lockheed Martin решили купить следующую модель квантового компьютера D-Wave. Первая покупка не просто удовлетворила интерес компании — она доказала свою полезность. Получается, в обещаниях D-Wave всё же есть доля правды?

В D-Wave в итоге пошли на попятную и опубликовали пару научных работ о своей машине. Попутно стало ясно, что это, во-первых, не квантовый компьютер в самом распространённом понимании этого слова, а во-вторых, кубиты, о которых идёт речь в рекламе компании, строго говоря, не вполне кубиты.

В основе машины D-Wave лежит охлаждённая до -273 градусов по Цельсию микросхема с решёткой, построенной из сверхпроводящих квантовых интерферометров. Именно их в компании называют кубитами. Значение кубитов D-Wave, как и значение кубитов в настоящем квантовом компьютере, может быть неопределённым, однако они не связаны между собой с помощью квантовой запутанности.

Машина D-Wave не годится для алгоритмов, которые используют квантовые вентили. Ни алгоритм Шора, ни алгоритм Гровера на ней не пойдут. Вместо этого она использует для работы совершенно иной принцип — так называемые адиабатические квантовые вычисления. Это значительно ограничивает её возможности, но позволяет не беспокоиться о декогеренции и других проблемах, сопровождающих обычные квантовые вычислители.

Адиабатические квантовые компьютеры представляют собой специализированные устройства, предназначенные для решения единственной задачи: поиска оптимального решения функции, которая определена энергетическим состоянием всех кубитов вместе. Выполнять операции над отдельными кубитами они не способны, но в данном случае этого и не требуется.