Сравнительный тест на быстродействие, в котором принимали участие квантовый и обычный компьютеры, закончился ничьей. Результаты этого теста демонстрируют, что коммерческий квантовый компьютер D-Wave, который был разработан и изготовлен известной канадской компанией D-Wave Systems, работает не быстрее компьютера, стоящего на вашем столе.

В теории, квантовые компьютеры, которые работают за счет причудливых законов квантовой механики, должен выполнять вычисления с такой скоростью, что перед ней померкнет скорость даже самых мощных современных суперкомпьютеров. Обычные компьютеры работают с информацией, представленной в виде логических 1 и 0, так называемых битов. Квантовые компьютеры используют квантовые биты на основе атомов или субатомных частиц, называемые кубитами, которые могут принимать значение 1, 0 и двух предыдущих значений одновременно, что называется состоянием квантовой суперпозиции. С технической точки зрения это позволяет квантовому компьютеру проверять одновременно огромное количество возможных вариантов решения задачи. И эта способность быстрых параллельных вычислений квантового компьютера называется термином «квантовое ускорение».

Начиная с 2011 года компания D-Wave Systems разрабатывает и производит вычислительные системы, в которых реализована технология квантовых адиабатных вычислений. Эта особенность систем D-Wave является причиной возникновения волны скепсиса касательно преимуществ компьютеров D-Wave перед другими вычислительными системами. И именно этот скепсис является причиной проведения самых всевозможных тестов на производительность, выполняемых на квантовом компьютере D-Wave, которые очень часто дают совершенно противоположные результаты. К примеру, в прошлом году специалисты НАСА и компании Google, произведя расчеты некоторых стандартных алгоритмов, выяснили, что на некоторых из них компьютер D-Wave демонстрирует производительность, в 3600 раз превышающую производительность среднестатистического обычного компьютера.

Некоторые из экспертов в области информационных технологий считают, что тесты компании Google были проведены не совсем корректно из-за отсутствия какой-либо оптимизации используемых алгоритмов. И недавно другая группа исследователей провела еще одни сравнительные испытания на серии алгоритмов, которые с их точки зрения одинаково хорошо подходят для вычислений, как на квантовых, так и на обычных компьютерах.

«Мы не обнаружили доказательств наличия квантового ускорения» — рассказывает Мэттиас Тройер (Matthias Troyer), физик из Швейцарского федерального технологического института (Swiss Federal Institute of Technology, ETH) в Цюрихе, соавтор материала, опубликованного в последнем выпуске журнала Science, — «При решении широкого ряда самых разнообразных задач квантовый компьютер работал ничуть не быстрее обычного компьютера».

Во время тестов ученые обнаружили ряд алгоритмов, которые на квантовом компьютере выполнялись в пять раз быстрее, чем на обычном. Однако нашлись и такие алгоритмы, на которых квантовый компьютер проигрывал обычному аж в целых 100 раз. Несмотря на такое положение дел, это является внушительным достижением, считает Мэттиас Тройер, ведь совершенно новые технологии, реализованные в компьютере D-Wave, не отстают от современных процессоров, архитектура которых была неоднократно отшлифована за несколько десятилетий.

Следует отметить, что провал последнего теста еще не является концом для компьютеров D-Wave. «Эффекты квантового ускорения могут проявиться на других типах алгоритмов» — считают представители компании D-Wave Systems, — «Те алгоритмы, которые использовала группа Тройера, слишком просты и легки даже для совсем слабых устаревших компьютеров. Для того, чтобы компьютер D-Wave смог действительно продемонстрировать всю свою мощь, ему нужно подсунуть очень сложную и многоплановую задачу».

Тем не менее, у компании D-Wave Systems еще имеется «туз в рукаве», который она пока не спешит доставать. В настоящее время объединенная группа специалистов из НАСА и компании Google уже подходит к завершению собственного тестирования квантового компьютера D-Wave на алгоритмах, оптимизированных для выполнения на квантовом адиабатном компьютере. И в недалеком будущем результаты этого тестирования будут опубликованы, что может стать причиной резкого взлета или падения «акций» компьютера D-Wave.

Тем временем, группа Тройера и другие группы, имеющие доступ к компьютерам D-Wave, продолжают заниматься поисками алгоритмов, на которых во всю мощь может проявиться эффект квантового ускорения. В существующих теориях, да и в результатах проводимых экспериментов, нет даже намеков на полное исключение возможности существования таких алгоритмов. И эти алгоритмы следует искать среди ряда сложных задачи оптимизации, под которые идеально подходит архитектура квантового компьютера D-Wave.