В НАСА и Google убедились в преимуществах квантового компьютера
В ходе эксперимента машина D-Wave продемонстрировала в 100 миллионов раз более высокое быстродействие, чем обычный компьютер.
22 декабря 2015 09:43,
Рубрики: Мир
Мартин Уильямс, Служба новостей IDG
«Черный ящик» в недрах Центра перспективных суперкомпьютерных технологий НАСА в Кремниевой долине внешне не примечателен. По размерам он с садовый сарай — меньше, чем обычный суперкомпьютер. Но главное не внешность, а начинка.
Этот «ящик» — D-Wave 2X, компьютер нового типа, основанный на законах квантовой механики. Теоретически он может за считанные секунды решать задачи, на которые у обычных систем ушли бы годы.
Квантовые компьютеры полагаются не на традиционные принципы, в которых каждый бит — это либо ноль, либо единица на, а на совершенно иные. В квантовой системе каждый бит может быть одновременно и нулем, и единицей. Так что если с помощью трех обычных бит можно закодировать до восьми значений (23), то три квантовых бита, или кубита, могут хранить все восемь одновременно. Это значит, что теоретически вычисления на квантовой системе можно выполнять гораздо быстрее.
Исследования в области квантовых вычислений пока на ранней стадии, и до их коммерческого применения могут пройти десятилетия. Но инженеры НАСА и Google недавно объявили, что компьютер D-Wave при решении задачи оптимизации выдал ответ в 100 млн раз быстрее, чем обычный компьютер с одноядерным процессором.
«То, что машина D-Wave делает за секунду, у обычного компьютера с одноядерным чипом отняло бы десять тысяч лет», — заявил на пресс-конференции Хартмут Нивен, директор по проектированию в Google.
Устроители испытаний уверены, что добились многообещающих результатов, однако есть определенные оговорки, и главная в том, что компьютер специально был спроектирован с расчетом на задачу оптимизации, которая решалась в процессе тестирования.
Задачи оптимизации характеризуются большим количеством исследуемых вариантов. Классический пример — выбор оптимального маршрута для коммивояжера, которому надо посетить несколько городов. С увеличением их количества число возможных маршрутов растет так быстро, что обычный компьютер перестает справляться с решением за разумное время.
Похожие задачи существуют для космических миссий и управления воздушным движением — этим областям в НАСА выделяют значительный объем вычислительных ресурсов. В задаче, которая решалась при испытаниях D-Wave, переменных было около тысячи.
«У нас есть целый ряд задач, которые нельзя оптимально решить на традиционных суперкомпьютерах за разумный период времени ввиду экспоненциальной сложности, а системы на квантовой основе дают такую возможность», — подчеркнул Рупак Бисвас, директор по исследовательским технологиям центра НАСА имени Эймса.
В Google опубликовали научный доклад, подробно описывающий проведенные испытания.
Результаты испытаний имеют большое значение для D-Wave Systems, канадской компании, в которой построили компьютер. Машина, установленная в НАСА, — одна из трех, созданных в D-Wave. Еще одна работает в Лос-Аламосской национальной лаборатории, а третья находится в собственности компании Lockeed Martin и действует в университете Южной Калифорнии.
Когда в НАСА опубликовали результаты самых первых испытаний компьютера D-Wave, разгорелись нешуточные споры относительно того, можно ли считать, что машина опережает по быстродействию обычные компьютеры. Но система первого поколения имела 512 кубитов, а нынешняя — 1097.
Доклад Google пока не прошел экспертную оценку — научному сообществу еще предстоит высказать свое мнение о результатах очередных испытаний.