Uafhængige forskere blåstempler kontroversiel kvantecomputer

Det canadiske firma D-Wave, der som det eneste i verden markedsfører kommercielle kvantecomputere, får nu opbakning fra uafhængige forskere i USA og Schweiz. Forskerne konkluderer, at computeren D-Wave One rent faktisk udfører kvanteberegninger.

Der har gennem mange år været rejst tvivl om, hvorvidt computeren rent faktisk foretager kvanteberegninger, eller om den blot var en klassisk computer i forklædning. Kontroversen skyldes til dels, at D-Wave ikke har kunnet forklare præcist, hvordan maskinen virker.

Kvantecomputere kan potentielt udføre en lang række beregningsopgaver, som er fuldstændig uoverkommelige for klassiske computere, ved at udnytte, at kvantepartikler meget kort sagt kan udtrykke både ’0’ og ’1’ på samme tid. Derfor er der stor forskningsaktivitet inden for mange aspekter knyttet til kvantecomputere.

På den anden side er det også klart, at kvantecomputere ikke er svaret på alle beregningsproblemer.

Kun til optimeringsopgaver

Blåstemplingen af kvanteberegningerne i D-Wave-computeren er dog ikke i sig selv en garanti for, at computeren regner hurtigere end en klassisk computer.

D-Wave-kvantecomputeren er nemlig en speciel type, som kun kan foretage såkaldt kvante-annealing, dvs. computeren kan finde et globalt minimum for en given funktion.

Det er anvendeligt til en lang række optimeringsproblemer og kan bl.a. bruges til simulering af foldning af proteiner, hvor systemet søger hen mod en tilstand af mindst fri energi. Men det udelukker også, at computeren kan bruges til at knække krypterede beskeder, som det formodes, at mere generelle kvantecomputere kan gøre, hvis de har tilstrækkeligt med kvantebits (qubits).

Forskerne håber med kvante-annealing at kunne foretage sådanne beregninger langt hurtigere end med klassiske computere, men det spørgsmål er ikke afgjort endnu.

Allerede i 2011 redegjorde forskere i samarbejde med D-Wave for, at firmaets 8-qubit-system kunne foretage kvante annealing-beregninger.

Nu har en ny forskergruppe i en videnskabelig artikel konkluderet: 'Vores eksperimenter viser, at kvante-annealing med mere end 100 qubit finder sted i D-Wave One.'

Forskerne har mere præcist foretaget beregninger med 108 qubit i en 128 qubit-maskine, som langt overgår den håndfuld eller to af qubit, som det er lykkedes universitetsforskere rundt omkring i verden at få til at foretage kvanteberegninger.

Dansk forsker har foretaget simuleringer

Selve testen er foretaget ved University of Southern California i Los Angeles, hvor forskerne har afprøvet den computer, som Lockheed Martin købte af D-Wave i 2011.

Blandt forfattere til den nye artikel om kvante-annealing er Troels Frimodt Rønnov, der er ph.d. fra Aalborg Universitet og i dag er post.doc. ved det tekniske universitet ETH i Zürich, Schweiz. Han har været med til at foretage simuleringer med et cluster af computere ved ETH.

Kort fortalt er forskerne kommet frem til deres konklusion om, at computeren udfører kvanteberegniger, ved at studere, hvordan D-Wave One håndterer henholdsvis lette og svære problemer. Klassisk annealing kan ikke skelne mellem lette og svære problemer, det kan kvante-annealing.

Men regner den hurtigere?

Lektor Scott Aaronson fra Massachusetts Institute of Technology i USA har gennem mange år været skeptisk over for D-Wave. Han siger til Nature, at han er rimelig overbevist om rigtigheden af de nye data.

Han understreger dog, at det stadig er uklart, om kvante-annealing er bedre end klassisk annealing til optimering. Den nye artikel viser endda, at kvante-annealing i visse tilfælde vil være langsomst.

»Det kan være, at de rent faktisk har bygget en maskine til kvante-annealing, som akademisk set vil være meget interessant, men som ikke har nogen hastighedsfordel,« siger Scott Aaronson til Nature.

Forskerne gør i deres artikel opmærksom på , at der med en 512-qubit-maskine ’vil være et potentiale for at se fordele ved kvante-annealing frem for klassiske algoritmer’ De har netop fået adgang en til sådan maskine, nemlig D-Wave Two, oplyser Nature.