Квантовый компьютер D-Wave успешно справился с решением сложной научной задачи

Квантовый компьютер D-Wave One, созданный известной компанией D-Wave, помог ученым в решении весьма сложной научной задачи. Этой задачей являлось моделирование процессов сворачивания некоторых видов белков под воздействием внешних факторов, задачей, решение которой традиционными вычислительными способами заняло бы очень много времени и потребовало огромных вычислительных ресурсов.

Квантовый компьютер D-Wave One имеет в своем составе 128 квантовых бит, кубит, охлажденных до состояния сверхпроводимости.

Перед началом вычислительного цикла некоторая группа кубитов готовится к проведению вычислений, что означает их перевод в самое низкоэнергетическое состояние. Вычислительные операции, следующие за подготовкой, переводят кубиты компьютера в более высокое энергетическое состояние, а конечная комбинация состояний кубитов является тем самым искомым решением задачи, которую весьма сложно решить традиционными методами.

С первого взгляда все это кажется не очень сложным процессом, но на самом деле это совсем не так. В свое время многие ученые и исследователи в области квантовых вычислений и квантовой механики ставили под сомнение работоспособность квантового компьютера D-Wave и достоверность результатов его расчетов.

Позже, специалисты компании D-Wave провели ряд тестов и испытаний, которые доказали тот факт, что их квантовый компьютер работает как ему и полагается. Только после этого интерес к таким компьютерам возрос и они стали использоваться для расчетов сложнейших математических моделей.

Моделирование, проведенное Аланом Аспуру-Гузиком и его коллегами из Гарвардского университета, доказывает эффективность квантового компьютера D-Wave и превосходство квантовых вычислений перед традиционными вычислительными методами.

Как уже упоминалось выше, математическая модель, рассчитываемая в ходе экспериментов, содержала данные о различных видах белков. Конечной целью моделирования являлся поиск процесса свертывания белков под воздействием внешних факторов, требующий минимальных энергетических затрат.

Модель белка состояла из моделей различных аминокислот, связанных между собой различными взаимодействующими силами.

Компьютер D-Wave успешно нашел конфигурации, в которых аминокислоты белка располагались на самом маленьком расстоянии друг от друга, связанные наиболее слабыми силами взаимодействия, что соответствует самому энергоэкономичному процессу сворачивания белков.

Но, как и с любой бочкой меда, дело не обошлось без ложки дегтя. Компьютер D-Wave справился с задачей не очень хорошо. Согласно имеющейся информации, во время моделирования было проведено около 10 тысяч циклов расчетов, в которых было задействовано 81 кубитов. Правильный ответ был получен всего 13 раз.

Пакой плачевный результат стал частично результатом ограничений архитектуры самого квантового компьютера, а другое частичное влияние оказали тепловые помехи, которые нарушали целостность квантовой информации.

Колин Уильямс (Colin Williams), директор по коммерческому развитию компании D-Wave, рассказал, комментируя произошедшее:

«Мы обсудили с исследователями ситуацию, возникшую во время моделирования процесса сворачивания белков. Несмотря на низкий процент получения правильных результатов, сам факт работоспособности сложной квантовой системы является немалым достижением, демонстрируя работоспособность использованных нами принципов. Поскольку компания D-Wave не стоит на месте, а движется вперед, то в квантовых чипах следующего поколения нами будут учтены все недостатки и уже приобретенный опыт, благодаря чему новые процессоры будут работать стабильнее и надежнее».

Источник