Onderzoekers van de NASA en Google hebben met de D-Wave X2-kwantumcomputer een optimalisatieprobleem honderd miljoen keer zo snel kunnen oplossen als met een conventionele computer met een enkele processorkern.
Met het onderzoek willen de NASA- en Google-medewerkers aantonen dat een quantum-annealing-computer als de D-Wave daadwerkelijk efficiënter kan zijn dan een klassieke computer. In het onderzoek werden de prestaties van de D-Wave-kwantumcomputer vergeleken met die van een klassieke computer die gebruikmaakte van zogeheten simulated annealing. Daarbij bleek de kwantumbenadering ordes van grootte sneller. De simulatie werd gedaan met een algoritme dat Quantum Monte Carlo genoemd wordt.
Bij de uitkomsten moeten wel enkele kanttekeningen worden gemaakt. De belangrijkste is dat de kwantummechanische werking van de D-Wave-kwantumcomputer nog altijd niet onomstotelijk bewezen is. Bovendien is de machine slechts in beperkte mate als kwantumcomputer aan te merken, aangezien alleen quantum annealing mogelijk is met de qubits. Daarbij komt dat een quantum-annealing-computer zich slechts leent voor het oplossen van een beperkte reeks problemen, zoals het travelling salesman problem. Ook is het vertalen van problemen in een voor de D-Wave compatibel vraagstuk niet eenvoudig. Het behaalde resultaat zou wel bemoedigend zijn voor de haalbaarheid van een kwantummechanische benadering van complexe problemen.
Het is niet zo dat er al praktische toepassingen in het verschiet liggen, schrijft Google op zijn onderzoeksblog. Met het onderzoek, dat verscheen op de arXiv-site en dat nog niet is onderworpen aan het oordeel van andere wetenschappers, wil het team aantonen dat een probleem met bijna duizend binaire variabelen 108 keer zo snel wordt opgelost als met een normale processorcore die gebruikmaakt van simulated annealing. MIT Technology Review merkt daarbij op dat de conventionele computer die de code draaide een vergelijkbaar algoritme moest gebruiken als door de D-Wave werd gebruikt. Er is echter een alternatief algoritme bekend voor conventionele computers, waarmee deze veel sneller en misschien zelfs sneller dan de D-Wave zouden zijn bij dit specifieke probleem, aldus MIT Technology Review.
Voor het onderzoek is gebruikgemaakt van de D-Wave X2, de derde generatie computers van het Canadese D-Wave Systems, waarmee bepaalde kwantumalgoritmen uitgevoerd kunnen worden via quantum annealing. Het hart van de computer functioneert bij een temperatuur van 15 millikelvin, ofwel vlak boven het absolute nulpunt van -273,15 °C.
Tijd die het kostte om een optimale oplossing te vinden met 99 procent waarschijnlijkheid voor verschillende probleemgroottes. Bron: Google Research