Supremacia quntica demonstrada em problemas prticos de otimizao combinatorial

Informtica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 29/05/2023

Supremacia na otimizao

A empresa canadense D-Wave foi a primeira a lanar um computador realmente quntico no mercado, h mais de uma dcada.

Agora, a equipe da empresa apresentou um novo processador que apresentou a famosa supremacia quntica ao resolver problemas de otimizao combinatria, que so comuns no mundo real e usados em vrios campos, incluindo logstica, roteamento de redes de computadores, aprendizado de mquina e cincia dos materiais.

At agora, a supremacia quntica, ou vantagem quntica, quando a computao quntica supera a capacidade dos supercomputadores clssicos, s havia sido demonstrada em algoritmos no diretamente aplicveis a problemas prticos.

O novo processador, oportunamente batizado de Advantage, usa um vidro de spin programvel com 5.000 qubits – os processadores da D-Wave usam uma tcnica diferenciada, chamada recozimento quntico, de modo que difcil comparar seus processadores com outros em termos de quantidade de qubits.

“Este trabalho valida a hiptese original por trs do recozimento quntico, fechando o crculo de alguns experimentos seminais conduzidos na dcada de 1990. Esses experimentos originais pegaram pedaos de liga de vidro de spin e os submeteram a campos magnticos variados, e as observaes sugeriram que, se fizssemos um vidro de spin quntico programvel, ele poderia levar a problemas de otimizao de estados de baixa energia mais rapidamente do que algoritmos clssicos anlogos,” detalhou Andrew King, lder da equipe.

As tentativas anteriores, contudo, incluindo uma usando um processador D-Wave 2, no haviam verificado vantagens imbatveis em relao aos computadores eletrnicos. O novo processador conseguiu isto pela primeira vez.

Superioridade inquestionvel

A equipe usou um processador quntico D-Wave Advantage, o mais avanado da empresa, e obteve uma acelerao extra colocando o processador em um regime de recozimento sem efeitos termais, o que no havia sido alcanado nos testes anteriores.

Para testar o recozimento coerente de forma rigorosa e confivel, a equipe aplicou-o a um problema que no pode ser simulado usando ferramentas de computao clssicas.

“Por vrias razes, os computadores qunticos D-Wave baseados em recozimento so a nica plataforma quntica que consegue resolver esse tipo de problema de otimizao,” disse King. “O primeiro o tamanho: Analisamos o comportamento de dimensionamento a partir de vidros de spin muito pequenos (250 qubits) at muito grandes (mais de 5.000 qubits); 250 praticamente o limite superior para outras plataformas. O segundo motivo a programabilidade: Programamos redes de qubits em uma geometria tridimensional, ajustando cada interao qubit-qubit individualmente.”

Ambiente de produo

Os experimentos foram realizados em um sistema de produo online, o que significa que eles podem rodar junto com as atividades de clientes da empresa na nuvem. Nessa plataforma online, e com seu sistema de vidro de spin de 5.000 qubits, eles finalmente demonstraram a vantagem quntica em problemas de otimizao.

King e seus colegas acreditam que o recozimento quntico sempre ter um desempenho melhor do que o modelo de portas lgicas (clssico) em problemas de otimizao. por isso que a D-Wave est atualmente focada no desenvolvimento dessas plataformas.

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