D-Wave kondigt 'quantum annealer' met vijfduizend qubits aan

D-Wave maakt halverwege 2020 een nieuwe versie van zijn quantum annealer beschikbaar die over vijfduizend qubits beschikt. Bij het nieuwe systeem heeft D-Wave daarnaast de hoeveelheid ruis bij zijn quantum processing units teruggebracht.

De komende generatie D-Wave-systemen krijgt met vijfduizend qubits meer dan de dubbele hoeveelheid qubits van de huidige D-Wave 2000Q-systemen. Het bedrijf hanteert een gewijzigde rangschikking van qubits, iets wat D-Wave de Pegasus-topologie noemt. Elke qubit is daarbij met vijftien andere qubits verbonden. Bij de Chimera-topologie van de D-Wave 2000Q zijn ze met zes andere qubits in verbinding.

De quantumprocessors van het bedrijf, de quantum processing units, hebben daarnaast minder last van ruis, wat de coherentie van de qubits verbetert. Dit, in samenhang met de grotere hoeveelheid qubits, stelt afnemers volgens het bedrijf in staat snellere en krachtigere quantumapplicaties te draaien. Bedrijven kunnen de nieuwe systemen vanaf halverwege 2020 via internet benaderen of zelf huisvesten.

De werking van de systemen van D-Wave berust op quantum annealing en het zijn dan ook geen universele quantumcomputers. Wel zijn ze geschikt om bepaalde berekeningen sneller uit te voeren dan klassieke computingsystemen. Onder andere Google en NASA zetten de systemen daarom in bij berekeningen voor kunstmatige intelligentie. De relatief grote invloed van ruis op de qubits in D-Wave-systemen beperkt de mogelijkheden om complexe rekentaken af te handelen, al brengt de nieuwe generatie hier mogelijk verandering in.

Links de Chimera-topologie van qubits van de huidige D-Wave 2000Q-systemen, rechts de Pegasus-topologie van komende systemen.

Reacties (53)

Kan iemand mij in hapbare taal een artikel linken (of uitleggen) hoe qubits werken ten opzichte van normale bits en waarom we bijvoorbeeld nog niet praten over grafische kaarten die met qubits werken?

Ik wil hier een uitleg geven van universele qubits, maar ik wil eerst even aanstippen dat D-Wave dus quantum annealers maakt. Deze systemen bootsen de quantummechanische eigenschappen van (bijvoorbeeld) een molecuul na, zodat wij daar meer over te weten kunnen komen. Je kunt met annealers een beperkt aantal Hamiltonians ('quantummechanische beschrijvingen') simuleren. Blijkbaar kun je zodanige Hamiltonians opstellen dat ze nuttig zijn voor AI (wist ik ook niet )

Nu over universele quantumcomputers:
TL;DR: de reden dat ze niet in je GPU zitten is dat qubits nog erg fragiel zijn. Het hele principe van qubits berust op 'superpositie' en 'verstrengeling', en de kleinste verstoring kan ervoor zorgen dat de superpositie uitlekt naar de omgeving en verdwijnt. De huidige qubits opereren meestal dichtbij het absolute nulpunt, en zijn zeer klein.

Qubits werken met eigenschappen van de natuur die wij tot nu toe bijna alleen maar kunnen waarnemen op zeer lage temperatuur (dichtbij het absolute nulpunt) en op zeer kleine schaal. Ik heb toevallig pas geleden een hele mooie uitleg gevonden over quantummechanica. Op gegeven moment wordt in deze video kwantisatie aangehaald, bijvoorbeeld een atoom waarvan de elektron-orbitalen discreet verdeeld zijn in energie. Of een elektron dat bij een meting enkel in twee toestanden van spin kan zijn (spin = magnetisch moment, een elektron heeft een soort intrinsiek mini-magneetje).

Hier kun je een bit uit maken. Spin-up == 1, spin-down == 0. Bij qubits kun je dan met bijv. microwave signalen de qubit 'draaien' tussen 0 en 1. Je kan de qubit ook een halve draai geven, of een kwart. Stel je de spintoestand voor als een punt op de oppervlakte van een bol. Noordpool = 0, zuidpool = 1, je kan overal op de bol komen waar je maar wilt. Echter kun je alleen 0 óf 1 meten, met de kans aangegeven door hoe dicht je bij de noord- of zuidpool bent van die bol. De qubit is vòòr de meting in superpositie. Dit is één belangrijke eigenschap.

Belangrijke eigenschap twee is verstrengeling. Qubits zijn (als het goed is) zó ontworpen, dat ze in een bepaalde configuratie elkaar kunnen manipuleren. Concreet voorbeeld: qubit A kan qubit B roteren, alleen als qubit A spin-up is én er een microwave signaal is met de juiste frequentie. Breng je qubit A eerst in superpositie, en B in een bepaalde toestand, dan weet je niet of je B geroteerd hebt totdat je één van de twee meet. A en B zijn (in het ideale geval) 100% gecorreleerd, terwijl je geen idee hebt wat de uitkomst van je meting gaat worden. Dit leidt er ook toe dat deeltje B meteen bepaald is als deeltje A gemeten wordt, ook al zijn de deeltjes aan weerskanten van het universum (het is in Delft getest dat dit sneller dan het licht gebeurd, op een afstand van 1.3 km).

Neem veel van deze qubits bij elkaar, en je kunt er interessante algoritmes mee uitvoeren. Bijvoorbeeld de quantum Fourier transform, die de kern vormt van Shor's algoritme; een algoritme om RSA encryptie te breken.

Ik heb uitleg hierover vaker gelezen, alleen één ding snap ik niet (niet dat ik de rest heel goed begrijp ). Hoe kan een qubit aan de andere kant van het universum of zelfs al paar meter verderop, zonder enige koppeling (iig die wij niet zien) elkaar beïnvloeden? Het gaat niet radiografisch, er zijn geen draden en het gaat ook niet met licht. Hoe wel dan? Wat is de theorie daarover?

Dat weet op het moment nog niemand. Dat moeten ze nog uitzoeken hoe zo iets mogelijk is.

Einstein noemde dat "Spooky interaction at a distance" en was daarom er erg op gebrand om te bewijzen dat het niet mogelijk zou zijn... er zijn mooie verhalen over Einstein die een meerdaagse conferentie iedere dag probeerde Bohr een probleem voor te leggen dat zou bewijzen dat dat hele quantum gebeuren niet waar was, en Bohr die elke keer weer het probleem wist op te lossen zonder de quantum mechanica regels te breken.

Op dit moment is er niemand die je uit kan leggen hoe die mogelijk is, er zijn mensen die string theory gebruiken om dit uit te leggen er zijn er die meerdere dimensies (11 lijkt het magische getal volgens sommige andere gaan voor oneindig) gebruiken, meerdere parallelle universums en nog wat meer van dit soort vrij onmogelijk te bevatten oplossingen.

Ondanks dat het onmogelijk te zeggen is wie er gelijk heeft op dit moment er zijn nog te veel dingen die we niet weten en ook niet kunnen bewijzen of ontkrachten op dit moment dat we als mensheid simpel weg geen oplossing hebben.
Dat we het nu niet kunnen meten betekend niets, Einstein voorspelde zwaartekracht golven, pas zeer recent konden we dit bewijzen. Bohr en vrienden voorspelde de spooky interaction at a distance iets wat we pas zeer recent konden bewijzen. Het is ook heel erg goed mogelijk dat alle huidige theorieen er naast zitten en alleen maar ten delen beschrijven hoe de quantum wereld echt werkt...

Waar het wel erg op lijkt is dat er iets is dat zich niet schikt naar de wetten van alle dingen groter dan de quantum wereld. Iets dat schijnbaar sneller dan het licht kan communiceren over onmogelijk grote afstanden als of deze afstanden niet bestaan en beide in onze ogen los staande deeltjes een en de zelfde zijn dan wel direct aan elkaar verbonden zijn ook al zijn ze in onze werkelijkheid oneindig ver uit elkaar geplaatst.

Dit hele vreemde effect is de basis van veel van de sci-fi technologie die communicatie mogelijk maakt die sneller dan het licht extreme afstanden weet af te leggen. Iets wat ook in het echt lijkt mogelijk te zijn al zijn we daar nog heel erg ver van verwijderd het lijkt in in ieder geval in theorie mogelijk om ooit tot een vergelijkbare lange afstand instant communicatie te komen.

Als je over snelheid spreekt hebben we het over de tijd die nodig is om een bepaalde afstand af te leggen. Daar is hier geen sprake van. Er worden geen afstanden afgelegd. Het is instant. Dat is waar zelfs top geleerden, dus ook Einstein geen grip op kon krijgen, hij bleef bij zijn eigen formules en theorieen die perfect werkten in de macro wereld maar in de quantum wereld gaan al die vastgestelde en verifieerbare formules zo het raam uit. Er lijkt een motor te zijn die onze werkelijkheid bij elkaar houdt en die motor, of misschien een soort server spuugt de laws of physics uit die wij kunnen waarnemen en berekenen met wiskunde. Wij hebben wiskunde niet uitgevonden. Wij hebben wiskunde ontdekt. Deze motor of server is zelf hoogstwaarschijnlijk niet onderhevig aan de wetten die het manifesteert maar zodra wij reality steeds verder onderzoeken en komen aan bij de printplaten en bedrading dat wij dus mogelijkerwijs ontdekken dat die onderdeeltjes niet gehoorzamen aan onze wetten van dynamica.. just speculation..

Gravitatie en electromagnetisme werken toch ook over grote afstanden? Het is wellicht uniek als quantum-entangling geen relatie heeft tot afstand, ik weet niet of dat zo is. Zover ik weet is het wel zo dat de communicatie van quantum eigenschappen bijvoorbeeld beperkt is tot de snelheid van licht, in die zin is afstand dus wel relevant, maar de magnitude van het effect wellicht niet.

Meer over de ‘krachten’ die we wel kennen is hier te lezen: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Fundamental_interaction

Quantum Entanglement zou direct moeten werken zonder rekening te houden met de maximale snelheid (c) of afstanden. Daarom noemde Einstein dit "spooky action at a distance".

Electromagnetische straling en zwaartekracht gaan met de snelheid van het licht (c).

Ah interessant, dat is inderdaad wel ingewikkeld te doorgronden!

"Het gaat niet radiografisch, er zijn geen draden en het gaat ook niet met licht. Hoe wel dan? Wat is de theorie daarover? "

Daar is nog geen theorie over. Men spreekt ook niet over snelheid van overdracht of invloed, maar is instant. Tot nu toe heb ik maar een handjevol mensen hier iets zinnigs over zeggen en die staan achter de simulatie hypothese. Tom Cambell bijvoorbeeld.

Leuke watch!
https://www.youtube.com/watch?v=pznWo8f020I

Daar brak Einstein ook zijn hersens op stuk, hij noemde het 'Spooky action at distance'. Als je geïnteresseerd bent in dit onderwerp dan is het 'quantum eraser' probleem ook een leuke om een soort YouTube te bekijken. Hierbij weet een electron of foton op voorhand al of het in de toekomst gemeten wordt en past zijn gedrag aan in het heden.

Zo een hoop reacties op mijn vraag. Ik reageer even op de laatste. Alle voorgaan berichten en jouw bericht nu dat een electron op voorhand al weet of het in de toekomst gemeten gaat worden, wijst op één ding. Wij zijn als geheel in beweging gebracht met "een duwtje" en alles wat gebeurd door dat duwtje staat al vast. Zelfs als je denkt dat je een keuze maakt, die keuze was al vastgesteld door het duwtje, je kan geen andere kant meer op. Alles zit tegenelkaar en dat maakt elke beweging in principe al "instant". En dat is "mijn" theorie en waarschijnlijk van een miljoen voor mij 😁

Dat is precies het ding. Dat weet men dus echt niet. Maar ehj, laten we het wel proberen te gebruiken!

Er was laatst dacht ik een docu op tegenlicht die de hoofdonderzoeker van het bedrijf een tijd heeft gevolgd. Het intereesant

Danku voor de heldere uitleg en het filmpje!

een qubit is een bit die 2 hele belangrijke eigenschappen heeft die een normale bit niet heeft.

Doordat de qubit een 0,1 of allebij tegelijk (superposition) kunnen zijn worden particles gebruikt. Een Neucleus, Proton, of Electron kunnen gebruikt worden om een Qubit te creeeren.

Elke particle (op de kleinste schaal die we kennen) heeft een spin (draai richting) wij kunnen bij wijze van zeggen als de spin naar boven is, dan is het een 1, is de spin naar beneden dan is het een 0.

De 0 is de laagste energie state (die word gemeten om te bekijken of het een 1 of 0 is) en 1 is het hoogste. De waardes die hieruit komen, geven aan of het een 1 of een 0 word. bijvoorbeeld als de 0 als voorbeeld 0.90 is en de 1 0.30 dan betekent dat dat het antwoord 0 is.

Men kijkt dan naar de spin van een bepaalde "particle" waarmee gewerkt word. Voordat we de spin meten ervaart de quantom particle een "superposition" De vaste waardes die we zouden krijgen tijdens het meten (omdat we nog niet aan het meten zijn) worden in plaats van 1 getal, een aantal procent. Dus 0 kan in dit geval dan bijvoorbeeld 99.9% procent worden en 1 bijvoorbeeld 33%. Dit klopt ook, omdat als we de waardes gaan meten we het antwoord een 0 is niet een 1.

Doordat 1 qubit 2 waardes terug geeft kun je 4 superpositions bereken per 2 qubits. Qubits vermenigvuldigen met n tot de macht van 2 waardoor 1 qubit 2 waardes kan bereken.

Als je die lijn doortrekt kan je dus met 2 Qubits 4 waardes "voorspellen". dus met 5 qubits word dat: 5 qubits x 5 x 5 x 5 x 5 x 5 dat zijn 3125 superpositions die je kunt "voorspellen" en vergelijken met het gemeten antwoord. met 500 qubits, kunnen we alle particles in onze universum simuleren.

Een andere eigenschap die qubits hebben is "Quantum Entanglement" dat zijn 2 qubits die met elkaar verbonden zijn, en die ten alle tijden dezelfde antwoord zullen uitspugen. ongeacht afstand in het universum. Nu was einstein daar niet zo blij mee en noemde dat "Spooky" action omdat licht het snelste methode is die we kennen. Maar blijkbaar is er nog een snellere onbewezen methode die het in staat maakt 2 qubits ongeacht afstand dezelfde antwoorden te laten weergeven. Dit onderwerp op zichzelf is hogere wiskunde en gaat richting de astrophysics.

Ik ben gewoon een programmeur die heel veel interesse heeft in quantom computers en ik hoop dat het vooral gaat werken. Als wij in staat zijn een echte quantom computer te maken van minmaal 500 qubits, kunnen wij The Singularity binnen een aantal honderd jaar al bereikt hebben. De rekenkracht die een quantom computer meebrengt is immens, en is waarschijnlijk de snelste methode om met de computer berekeningen te maken.

Als het nog een beetje onduidelijk is leg ik het je graag uit !

[Reactie gewijzigd door l99030607l op 27 februari 2019 20:29]

Als je die lijn doortrekt kan je dus met 2 Qubits 4 waardes "voorspellen". dus met 5 qubits word dat: 5 qubits x 5 x 5 x 5 x 5 x 5 dat zijn 3125 superpositions die je kunt "voorspellen" en vergelijken met het gemeten antwoord. met 500 qubits, kunnen we alle particles in onze universum simuleren

Dit klopt niet helemaal, de rekensom is 2ⁿ, niet nⁿ . Met 5 qubits kun je dus een superpositie van 32 verschillende waardes representeren, net zoals 5 gewone bits ook 32 verschillende waardes kunnen aannemen. Het grote verschil is natuurlijk dat die 5 qubits die 32 verschillende waardes tegelijk kan aannemen, allemaal met een bepaalde kans.

Dit betekent overigens weer niet dat je zomaar 32 verschillende berekeningen in parallel kunt doen. Of een probleem efficient(er) met een quantumcomputer op te lossen is hangt nogal af van de klasse van dat probleem. Er zullen veel dingen blijven waarin een conventionele computer altijd sneller zal zijn.

[Reactie gewijzigd door .oisyn op 27 februari 2019 22:41]

Just as Schrödinger’s cat had some, all, or none of its nine lives left when he placed it into that box, other objects (like qubits) can exist in a superposition of multiple states. A standard bit can hold either a zero or a one. Two bits can hold one of four values at any time: “00,” “10.” “01,” and “11.” At 2 billion positions per second, a standard 64-bit computer would take around 400 years to cycle through all its possible values.

Qubits, on the other hand, can hold a zero, a one, or any proportion of both zero and one at the same time. An array of qubits can use superposition to represent all 2^64 possible values at once, allowing a quantum computer to solve problems that are practically impossible for standard computers.

Dit ondersteunt niet wat je eerder zei, noch ontkracht het wat ik zei in mijn vorige post

Dit ondersteunt mijn post wel, want dit zijn 2 qubits die 2 tot de macht van 64. Dus de 2 doe je 64 keer vermenigvuldigen met zichzelf.

Heb je 5 qubits en wil je 10 berekeningen in 1 keer maken maken dan word het 5 X 10 x 10 en zo verder. Dat is het aantal superpositions die vastgehouden kunnen worden en waar een berekening mee vergeleken kunnen worden. Je hebt verschillende soorten modellen om berekeningen te maken. Theoretisch is ook nog niet echt vastgelegd wat de methode zal worden om een antwoord te bepalen of "voorspellen".

Dan moet je je vorige post nog eens heel goed doorlezen, want dat is niet wat er staat. Er staat dat 2 qubits 4 verschillende mogelijkheden tegelijk kunnen representeren. Want 2² = 4. Vervolgens wordt er een 64 bits computer erbij gehaald. Een 64-bits getal heeft 2⁶⁴ mogelijkheden. Om aan te tonen dat dat strookt met de berekening, 2⁶⁴ / 2.000.000.000 berekeningen per seconde / 31.536.000 seconden per jaar ≈ 292.47 jaar.

Vervolgens wordt er gezegd: "an array of qubits can use superposition to represent all 2^64 possible values at once". Ze zeggen hier dus "an array", niet 2 qubits. Hier wordt echt 64 qubits bedoeld, die kan alle 2⁶⁴ mogelijkheden tegelijk representeren in superpositie.

Je beschrijft hier de quantumbits zoals bijvoorbeeld Leo Kouwenhoven ze in Delft maakt. Maar die worden niet per 500 geproduceerd, laat staan 5000.

D-Wave heeft een specialistisch ontwerp. Het kan precies één quantom-algoritme draaien, namelijk quantum annealing. Dat is een effectieve manier om een globaal minimum van een functie te vinden. Als dat je probleem is, dan is een D-Wave waarschijnlijk de beste oplossing. Maar als je een getal in priemfactoren wil ontbinden - een klassiek probleem uit de cryptografie - dan moet je op een quantum-computer Shor's algoritme draaien. En dat kan niet op een D-Wave.

Nee klopt helemaal ! Maar wat de D-wave niet kan, kan de IBM-Q wel. Die is in staat om shirts algoritme te draaien en daar kan men theoretische modellen tegen aan leggen en die vergelijken.

Maar het staat alsnog in de kinderschoenen, en zullen we hier nog lang niet medicijnen of effecten die het weer over decennia kan hebben.

Een andere eigenschap die qubits hebben is "Quantum Entanglement" dat zijn 2 qubits die met elkaar verbonden zijn, en die ten alle tijden dezelfde antwoord zullen uitspugen. ongeacht afstand in het universum. Nu was einstein daar niet zo blij mee en noemde dat "Spooky" action omdat licht het snelste methode is die we kennen. Maar blijkbaar is er nog een snellere onbewezen methode die het in staat maakt 2 qubits ongeacht afstand dezelfde antwoorden te laten weergeven. Dit onderwerp op zichzelf is hogere wiskunde en gaat richting de astrophysics.

Is het ook bewezen dat er communicatie plaats vind tussen de 2 deeltjes ? Ik heb er even naar gezocht, maar kan het antwoord zo niet vinden. Dat die 2 deeltjes over gigantische afstand dezelfde waarde kunnen hebben hoeft niet perse te betekenen dat ze ook met elkaar in contact staan. Als deeltje A veranderd doet deeltje B dat ook, maar is dat ook niet het hele verhaal van entanglement ? Dat het gebeurt geeft niet perse aan dat er contact is tussen de 2. Heb er al wel wat over gelezen en gezien in het verleden dus weet er wel wat van, maar de vraag of er ook communicatie is tussen de 2 deeltjes blijft.

Er is geen communicatie tussen de deeltjes, deze hebben altijd dezelfde positie ongeacht afstand tussen de deeltjes. Zoals je zelf al aangeeft zijn ze 'verstrengeld' met elkaar. https://en.m.wikipedia.org/wiki/Quantum_entanglement
Er is dus een verbinding tussen de deeltjes die we niet kunnen verklaren maar deze zou bijvoorbeeld over een andere dimensie kunnen lopen (slechts een theorie).

Dat deze verstrengeling bestaat is al meerdere keren bewezen door onder andere een satelliet de ruimte in te sturen met verstrengelde deeltjes:
https://youtu.be/4QlcKuxDGrs

De hele 'sneller dan licht' theorie is naar mijn mening lastig gezien je de deeltjes na verstrengeling nog steeds naar een andere locatie moet brengen. En dat kan niet sneller dan het licht...

Stel dat er een oneindig aantal alternate realities zijn, dan zijn er oneindig veel realities die ook tests uitvoeren op die qubit waardoor de uitkomst van die qubit constant wijzigt en dus willekeurig is. Je sprak van dimensies en ik wou ff dromen o.b.v. sci-fi kennis..

.. Er zijn voldoende gaten in zodat dit niet klopt.

[Reactie gewijzigd door FlaffTweakr op 27 februari 2019 23:51]

Het is nog niet bewezen, en daar ziun onderzoekers vandaag de dag nog bezig om het op te lossen en een theorie te bedenken.

Het schijnt dat bij de creatie allebij de delen dezelfde informatie bevatten, en tijdens het stabiliseren van de magnetische veld (waar de particle spin word gemeten) de waardes definitief worden voor alle bij de deeltjes. Er is nog 1 andere theorie maar alle bij zijn nog niet bewezen.

Vandaar dat quantom computing nog in zijn kinderschoenen staat en geen atomen etc kan nabootsen omdat bits niet genoeg informatie kunnen vasthouden om de berekening in 1 keer te maken.

Een quantum computer kan alleen de waardes weergeven bij de "output" qubit. Dat zal de qubit zijn die de defintieve waarde (percentage) zal weergeven als alle superpositions voorspeld en gecontroleerd zijn.

Als je ze van links naar rechts verbind zal links de input zijn (Daar begint de superpositie en de simulatie die door andere Qubits of word overgenomen of de andere qubits nemen een andere stuk van het algoritme over en sturen de info door maar de entangled qubit tot ze bij de laatste qubit komen waar de uiteindelijke waarde word gemeten en vergeleken met theoretische berekende waarde die men verwachte.

Is het ook bewezen dat er communicatie plaats vind tussen de 2 deeltjes ?

Neen, en dat is ook niet te bewijzen. De deeltjes hoeven niet met elkaar te communiceren om hun staat door te geven, het is perfect te bedenken dat ze dezelfde staat hebben zonder communicatie (niet dat dat eenvoudig te begrijpen zou zijn, maar dat is niks aan quantum theorie)

Dat is ook mijn punt. Mensen hebben het heel snel over FTL communicatie, maar ik vraag mij dus erg af of er wel communicatie hierbij plaats vind.

Als ik het goed begrijp doe je met qubits dus de hele statespace evalueren in 1 berekening en hoe vaker je dit herhaalt hoe beter je benadering gaat worden. Klopt dat ongeveer?

Maar hoe weet je de kansverdeling van die qubits op voorhand?

Yes,

En die vraag is 1 van de problemen nu onderzoekers nu onderzoeken om quantom bits informatie vast te laten houden en te vermenigvuldigen met andere qubits.

Momenteel word een qubit gestabiliseerd tot het absolute Kelvin nulpunt in liquid helium om de qubit te stabiliseren. Door een kleine magnetische puls te geven zal de staat veranderen van de qubit. De spin zal dan naar boven of naar beneden gaan. Het probleem is om tot het theoretische antwoord te komen en die te vergelijken met een quantom bits antwoord.

Die magnetische puls is een 1 maar dat betekent niet dat het antwoord een 1 zal zijn, dat bepaald de meting. Als de meting een klok is en alle waardes op de klok 10 procent zijn dan zal als bij het meten bijvoorbeeld de spin richting 3 uur staan heb je dus 50/50 chance. Het probleem is om die 50/50 chance te benoemen met een absolute getal zoals we dat met een 1 of een 0 doen.

Na we dat kunnen, kunnen we makkelijker de qubits kans verdeling van te voren bereken en testen in het model wat word gemaakt in de quantom computer.

"Maar blijkbaar is er nog een snellere onbewezen methode die het in staat maakt 2 qubits ongeacht afstand dezelfde antwoorden te laten weergeven" Dit is dus zeker wel bewezen met het Bell experiment door het de Diamond Lab van Ronald Hanson op de TU Delft.

[Reactie gewijzigd door m1chka op 28 februari 2019 00:51]

Youtube: Quantum Annealing Explained

Als het over qubits hebben, dan hebben we het vaak over een ander type kwantumcomputers. Niet over de machines van D-Wave. Ik zal een vergelijkbaar iets opschrijven. Stel je hebt een heleboel knikkers die star vasthoudt op bepaalde posities. Die knikkers verbind je aan elkaar met elastiekjes, en je besluit die knikkers los te laten. De uiteindelijke configuratie zal dan corresponderen met de toestand van laagste energie. Wat de eindconfiguratie zal zijn kan je uitrekenen met een ingewikkelde vergelijking. Deze kan je met de computer oplossen, maar misschien is het dan gemakkelijker om in het echt te kijken wat er gebeurt. Je hebt dus een systeem van knikkers en elastieken die je kan omschrijven als een wiskundige probleem of vergelijking. Dus, het omgekeerde geldt ook, je hebt dus een bepaald type van wiskundige vergelijkingen die je kan omschrijven als een systeem van elastiekjes en knikkers, die je kan oplossen door de knikkers aan elkaar te koppelen en los te laten. Maar dat gebeurt in de praktijk dus nooit. Wat wel gebeurt is dat een wiskundig probleem wordt omschreven als een ingewikkeld koppeling van transistoren. Dat is onze normale computer. Je hebt ook een set van problemen die je kan opschrijven met behulp van qubits. Deze zijn met elkaar verbonden. De qubits kunnen allemaal afzonderlijk een verschillende oriëntatie (up of down) hebben. En afhankelijk hoe ze met elkaar verbonden zijn, geeft dit een energieniveau, waarbij één configuratie het laagste energieniveau heeft. Als je de qubits op zo'n manier met elkaar kan verbinden, dat de laagste energieniveau een antwoord geeft op een wiskundig probleem waarin je geïnteresseerd bent. Dan heb je geluk. Dan kan je D-Wave computer gebruiken. Je programmeert het probleem in de D-Wave, je laat het systeem relaxeren, en de eindconfiguratie geeft je het antwoord waarna je op zoek bent. Tot nu toe heb ik nog weinig kwantummechanisch verteld. Wat er kwantummechanisch aan is, is dat alle deeltjes gekoppeld (entangled) zijn. Alle losse deeltjes kunnen tegelijk, instantaan, de positie innemen die correspondeert met de laagste energie. Het voordeel is dus dat het snel gaat. Het zou ook kunnen zijn dan het systeem na verloop van tijd in de toestand van de laagste energie belandt. Als dit laatste het geval zou zijn, dan is het nog steeds nuttig, maar 'ze' vinden dit geen echter kwantumcomputer. In het geval van de D-Wave lijkt inderdaad het geval te zijn dat het systeem vanuit een gekoppelde toestand in een keer in de gewenste eindtoestand belandt. Maar besef wel dat dit een relatief simpel type kwantumcomputer is. De echte kwantumcomputers werken volgens ander principes.

Omdat ze wel weten dat het werkt, maar nauwelijks weten hoe het werkt.

Nou komt hier vast het een en ander commentaar op, maar feit blijft dat quantum mechanica, waar dit soort uitvindingen toch uit voortvloeien, maar slecht begrepen word zelfs door “experts”.

Dat moet ik toch tegenspreken. Quantummechanica wordt heel goed begrepen, de quantummechanica wordt beschreven door wiskunde. Deze wordt al heel lang goed begrepen en elke fysica student wordt er in onderwezen. De werking van een quantum computer wordt echt goed begrepen. Het is niet zo dat ze een apparaat in elkaar schroeven en niet echt weten wat ze aan het doen zijn.

Waar het mis gaat is een interpretatie te doen van de wiskundige uitkomsten. De quantummechanica heeft wat rare dingen die moeilijk in ons gevat kunnen worden in woorden. Een superpositie in de wiskunde kan elke fysicus wel opschrijven. Het uitleggen is wat anders. Het betekent toch dat een deeltje in twee toestanden tegelijkertijd bevindt, mogelijk ook op twee plekken tegelijkertijd. Nu is het niet voorstelbaar dat mijn auto zich op twee plekken tegelijkertijd bevindt. Dat de quantummechanica zo anders is dan wat wij in onze wereld zijn (klassieke mechanica), maakt het niet onbegrepen. Het is moeilijk in woorden te vatten, het is idioot vreemd en gaat je voorstellingsvermogen dikwijls te boven. Maar de onderliggende wiskunde is zeer goed bekend en stelt ons in staat bijvoorbeeld quantum computers te bouwen.

Volgens mij heeft de Nederlandse Nobelprijswinnaar Martinus Veltman in het verleden (jaren terug alweer) wel eens toegegeven dat hij zelf ook niet altijd begreep wat hij precies aan het doen was. Je hoeft je dus niet te schamen als je niet helemaal begrijpt hoe qubits werken

Als we het heelal als een computer zien:

• Net als een simulatie heeft het heelal iteratieslagen
• Iedere iteratieslag wordt 1 Plancktijd bij de tijd opgeteld
• Het heelal heeft een "floating point"-precisie: Kleinere lengtes dan de Plancklengte hebben geen betekenis. Denk ook aan de Onzekerheidsrelatie van Heisenberg: Je weet nooit exact de plek van iets.
• Het netwerk van het heelal heeft een maximale communicatiesnelheid: De lichtsnelheid

Hoe stel ik me dan een kwantumcomputer voor?

Nou, als het heelal een iteratieslag maakt, dan rekent het in die iteratieslag alle toestanden van de qubits door. We merken er niets van, maar we maken bij een kwantumcomputer gebruik van de rekenkracht van het heelal om in één iteratieslag van het heelal alle toestanden door te rekenen.

Vanzelfsprekend is dit een persoonlijke voorstelling van mijn hersentjes die als een informaticus denken. Het is natuurlijk niet zo dat daadwerkelijk aangetoond is dat het heelal als een computer werkt. Maar door het zo voor te stellen, kan me veel beter voorstellen wat een kwantumcomputer nu eigenlijk is. Totdat ik de voorstelling op deze manier maakte leken kwantumcomputers zwarte magie, op deze manier is het enigzins logisch voorstelbaar.

[Reactie gewijzigd door dmantione op 27 februari 2019 20:47]

]Net als een simulatie heeft het heelal iteratieslagen. Iedere iteratieslag wordt 1 Plancktijd bij de tijd opgeteld

Nee, klopt niet. Je neemt hier een enkele, universele tijd aan. Maar Einstein heeft al bewezen dat dat niet kan kloppen, en met onder andere GPS satellieten kunnen we dat effect elk moment van de dag ook zien. De tijd in een baan rond de aarde is niet dezelfde tijd als hier beneden.

Je hebt natuurlijk helemaal gelijk, maar in dit gedachtenexperiment is dat niet zo belangrijk. Wellicht kunnen we het gedachtenexperiment kloppend maken door te stellen dat het heelal een asynchrone computer is: Jouw iteraties lopen niet noodzakelijk synchroon met de mijne.

Grafische kaarten zullen sowieso nooit qubits oid gebruiken. Taken waarvoor gpus als versnellers gebruiken hebben heel veel dezelfde bewerkingen tegelijk nodig op verschillende stukken data (of bij games stukken scherm, rasterization). Iets waar qubits totaal niet voor geschikt zijn. Qubits zijn volgens mij vooral handig om verschillende mogelijkheden af te wegen op dezelfde data tegelijkertijd.

reviews: Kwantumcomputers: razendsnel rekenen op de kleinste deeltjes

Het staat sowieso nog in de kinderschoenen. Ook is het zo dat er maar een bepaald aantal taken mee kunnen worden gedaan. Een CPU maar ook een GPU kan meer verschillende dingen dan wat een quantum computer kan. Een quantum CPU voor thuisgebruik is nog heel ver weg, laat staan een GPU.

[Reactie gewijzigd door PilatuS op 27 februari 2019 20:06]

Met een quantum computer kan je heel goed de waarschijnlijke uitkomst van een berekening bepalen.
Welke je vervolgens weer door een normale computer haalt om te kijken of het correct is.

quantum computer
1 + 1 = ongeveer 2
zeer waarschijnlijk is het 2
2 it is.

*lol*

Nee, heel simpel uitgelegd. Je wilt de snelste route van A naar B weten, zonder de snelweg te gebruiken.
En normale computer moet elke mogelijkheid één voor één berekenen (ik negeer bewust parallel computer), daar waar een quantum computer, "direct" het meest waarschijnlijke antwoord geeft.

(ik begrijp even niet die -1,, hmmm)
Je hebt gelijk maar hij doet het niet 1 keer maar vele keren en daar komt dan een waarschijnlijk antwoord uit die de kortste route aangeeft.
Een quantum computer werkt niet met absolute maar met waarschijnlijkheden.
Daarom is 1+1 ongeveer 2 en waarschijnlijk 2.

Nope, het algoritme van deze D-Wave doet precies wat wica zegt: in één stap de exacte oplossing geven voor het probleem. De ruis die in het artikel staat is daarbij wel een probleem; het kan dat de berekening mislukt omdat er een bit verstoord raakt. Maar daarvoor hebben quantumcomputers ook ECC, net zoals gewone computers.

Sorry, maar ook dit is echt onjuist. Het is niet alsof een quantumcomputer met 1 operatie het juiste antwoord geeft. Hoeveel operaties er dan wel nodig zijn hangt nogal af van het gebruikte quantumalgoritme. Bijvoorbeeld het aantal stappen dat nodig is voor het zoeken in een lijst van ongesorteerde elementen naar een bepaalde waarde is de wortel van het aantal elementen (waar dat op een conventionele computer gemiddeld in de helft van het aantal elementen kan - door ze simpelweg allemaal af te lopen). Dit is Grover's search. Shor's algorithm voor het factorizeren van grote getallen kan in O((log N)² (log log N) (log log log N)). En dit nog even naast het feit dat algoritmes enorm vaak herhaald moeten worden om enige zekerheid te krijgen omdat de boel nogal fragiel is en je te maken hebt met een fundamentele onzekerheid.

[Reactie gewijzigd door .oisyn op 27 februari 2019 22:54]

Bij een quantum computer is een bit (qbit) een superpositie van 0 en 1, dat betekent dat de bits 0 en 1 tegelijk zijn. Meerdere qubits worden ook weer aan elkaar geknoopt, zodat het systeem in superpositie is van vele toestanden tegelijkertijd. Deze eigenschap van de quantummechanica wordt uitgebuit om sommige algoritmen sneller uit te voeren. Hoe meer toestanden hoe meer 'berekeningen' tegelijkertijd uitgevoerd kunne worden. Lang niet alle algoritmen hebben winst bij een kwantum computer. Het kraken van bepaalde cryptografie / versleuteling gaat heel veel sneller met een quantum computer.

Ik vond deze video erg verhelderend

https://www.youtube.com/watch?v=yy6TV9Dntlw

misschien ook nog een nuttige video