Existe prova de que a onda D (um) é um computador quântico e é eficaz?

Sou admitidamente um novato nesse campo, mas li que, embora a onda D (um) seja um dispositivo interessante, há algum ceticismo quanto a ser 1) útil e 2) realmente um 'computador quântico'.

Por exemplo, Scott Aaronson expressou várias vezes que está cético sobre se as partes 'quânticas' na onda D são realmente úteis:

Continua sendo verdade, como reiterei aqui há anos, que não temos evidências diretas de que a coerência quântica esteja desempenhando um papel na aceleração observada, ou mesmo que o emaranhamento entre qubits esteja sempre presente no sistema.

Trecho deste blog .

Além disso, a seção relevante da Wikipedia sobre ceticismo contra a onda D é uma bagunça.

Então eu pergunto:

1. Eu sei que a onda D afirma usar algum tipo de recozimento quântico. Existe (des) prova da onda D realmente usando o recozimento quântico (com efeito) em seus cálculos?

2. Foi demonstrado conclusivamente que a onda D é (in) eficaz? Caso contrário, existe uma visão geral clara do trabalho para tentar isso?

Ainda existe uma busca por problemas nos quais o D-Wave mostra melhorias em relação aos algoritmos clássicos. Pode-se lembrar de respingos de mídia em que o D-Wave resolveu algumas instâncias vezes mais rápido que os algoritmos clássicos, mas esqueceu de mencionar que o problema pode ser resolvido em tempo polinomial usando uma correspondência perfeita de peso mínimo.$10^8$

Denchev mostrando a aceleração de https://arxiv.org/abs/1512.02206$10^8$

Mandra usando MWPM https://arxiv.org/abs/1703.00622

Há alguma evidência de que existem de fato alguns efeitos quânticos usados ​​pela D-Wave. Notavelmente, um estudo de Katzgraber et al. que compara o D-Wave com o recozimento simulado e os efeitos da redução da espessura da barreira no cenário energético (para tornar o tunelamento mais provável). Na Fig. 5 do artigo a seguir, a espessura da barreira é reduzida e o D-Wave mostra melhorias na classe de problemas, enquanto o Simulated Annealing não mostra melhorias.

https://arxiv.org/abs/1505.01545

Divulgação completa: Katzgraber era meu orientador de doutorado, por isso estou mais familiarizado com o trabalho dele.

Por outro lado, existem alguns trabalhos sobre o tema do D-Wave, sendo um simples recozedor térmico sem efeitos quânticos, principalmente os trabalhos de Smolin, embora estejam um pouco datados agora.

https://arxiv.org/abs/1305.4904

https://arxiv.org/abs/1401.7087

Mais recentemente, Albash et al. discutiram a temperatura finita como uma razão para os recozedores quânticos não funcionarem competitivamente.

https://arxiv.org/abs/1703.03871

• Existe prova de que a onda D (um) é um computador quântico e é eficaz?

Vídeo D-Wave - Oferece uma explicação sobre: ​​"Como sabemos ...": https://youtu.be/kq9VqR0ZGNc

Uma analogia que você pode fazer com o D-Wave One, um computador adiabático ('analógico'), é a " carruagem que aponta para o sul " ou o " mecanismo Antikythera ".

Uma longa explicação é oferecida neste artigo da Ars Technica (com fio): " Tornar-se digital pode tornar escalável o computador quântico analógico ":

• "... Eles praticamente se enquadram em duas categorias. Na maioria dos laboratórios, os pesquisadores trabalham no que poderia ser chamado de computador quântico digital , que tem o equivalente quântico de portas lógicas, e os qubits são baseados em conceitos bem definidos e bem compreendidos. O outro campo trabalha em dispositivos analógicos chamados computadores quânticos adiabáticos . Nesses dispositivos, os qubits não realizam operações discretas, mas evoluem continuamente de um estado inicial facilmente compreendido para um estado final que fornece a resposta para algum problema "(citação final ) ou recozimento quântico .

• "Os computadores quânticos adiabáticos são dispositivos inerentemente analógicos: cada qubit é impulsionado pela força com que está acoplado a todos os outros qubit. A computação é realizada ajustando continuamente esses acoplamentos entre algum valor inicial e final. Pequenos erros no acoplamento - devido a efeitos ambientais, por exemplo - tendem a aumentar e eliminar o valor final ".

• "A computação quântica digital, que usa operações lógicas e portas quânticas, oferece a possibilidade de correção de erros. Ao codificar informações em vários qubits, você pode detectar e corrigir erros. Infelizmente, os qubits digitais são coisas delicadas em comparação com as usadas em computadores quânticos adiabáticos, e a capacidade de ...". (Vá ler o artigo se você não quiser uma versão condensada).

• "E uma abordagem híbrida? Essa é a pergunta feita por um grupo internacional de pesquisadores em um artigo recentemente publicado na Nature. Eles testaram um sistema em que a computação é realizada por qubits que estavam operando como um computador quântico adiabático, mas com as conexões entre os qubits adiabáticos são controladas por meio de uma rede digital de qubits. Isso permite os benefícios de escala e flexibilidade que você obtém da computação quântica adiabática, além de tornar as conexões menos suscetíveis ao ruído. ".

Então sim. É um computador e usa métodos quânticos.

A computação quântica adiabática (AQC) é uma forma de computação quântica que se baseia no teorema adiabático para fazer cálculos 1 e está intimamente relacionada a, e pode ser considerada como uma subclasse do recozimento quântico.

Outra analogia, provavelmente tão injusta quanto a anterior, é que o AQC é um ponyism de um truque . É limitado no que pode fazer, mas o faz rapidamente e bem.

• Então eu pergunto:

  Eu sei que a onda D afirma usar algum tipo de recozimento quântico. Existe (des) prova da onda D realmente usando o recozimento quântico (com efeito) em seus cálculos?

  Foi demonstrado conclusivamente que a onda D é (in) eficaz? Caso contrário, existe uma visão geral clara do trabalho para tentar isso?

Há provas de que é eficaz quando usado corretamente para fazer o que foi projetado:

" Plataforma Blockchain com prova de trabalho baseada em otimizadores Hamiltonianos analógicos " por Kirill P. Kalinin, Natalia G. Berloff, 27 de fevereiro de 2018.

Universidade de Cambridge, " Polariton Graph Simulator (Optimizer): uma simulação Hamiltoniana analógica ", Natalia Berloff.

" Desempenho do hardware de recozimento quântico " por Damian S. Steiger; Bettina Heim, 22 de outubro de 2015.

Existem apoiadores importantes e alguns céticos do D-Wave.

Abordar as preocupações expressas nos comentários - Atualização: 19 de março de 2018:

Aqui está um artigo da Nature.com, intitulado: " Triodo para fluxo magnético Quanta ", que explica o uso dos vórtices de Abrikosov para armazenar bits de informação quantizados, esclarecido (ou não) no artigo: " Vórtices únicos de Abrikosov como bits de informação quantizados ".

Uma analogia simplificada é que os qubits quânticos são (de maneira alguma) como a memória do núcleo magnético , a diferença é:

• Um único núcleo magnético contém um dígito binário , um pouco (como uma fração de uma letra de um livro, então você usaria 8 bits para representar mais do que apenas uma letra, mas todo o alfabeto ASCII , dígitos das letras e códigos de controle). Um pouco teria que estar em um estado ou outro.

• Um qubit, utilizando a mecânica quântica, permite que ele esteja em uma superposição de ambos os estados ao mesmo tempo, uma propriedade que é fundamental para a computação quântica. Um qbit pode estar em um estado, no outro ou em ambos; pense nisso como trinário em esteróides, porque os qubits podem executar dois cálculos simultaneamente (e é por isso que eles são comparáveis ​​e incomparáveis, uma superposição de ambos os estados; uma nova maneira de pensar).

Veja esta imagem de uma memória magnética e de um processador quântico - bem diferente de um processador x86:

Uma explicação simples da relevância e do grau de prova é oferecida neste vídeo pela D-Wave chamado: "D-Wave Lab Tour Part 3 (of 3) - The D-Wave Processor".

https://www.youtube.com/watch?v=AGByZoYUlU0