D-Wave — останній динозавр у квантових джунглях, але нові звірі вже тут, маленькі й пухнасті
Уявіть собі доісторичний ландшафт, де гігантські динозаври колись панували на Землі. Ці величні створіння мали все — розмір, силу та домінування над екосистемою. А тепер уявіть, що ви гуляєте по цьому джунглям сьогодні та натрапляєте на повільного, громіздкого динозавра, який жує якісь бінарні листочки. Це, друзі, D-Wave — він ще живий і дихає, але на скільки довго?
Протягом останніх кількох років D-Wave часто представляли як альфа-хижака в світі квантових обчислень. Його величезна кількість «кубітів» (5000! Вау, так?) і його вражаючий метод «квантового відпалу» роблять його таким собі Т-рексом квантового світу. Але, як і динозаври, що блукали Землею мільйони років тому, час D-Wave у центрі уваги затьмарюється маленькими, пухнастими, швидко еволюціонуючими створіннями — квантовими комп’ютерами на базі гейтової моделі, які є ссавцями в цій аналогії. І, спойлер: ми всі знаємо, як закінчилася історія динозаврів.
Квантовий відпал: дієта травоїдного
D-Wave, незважаючи на весь свій маркетинг, працює на фундаментально іншому принципі, ніж його конкуренти на основі гейтових моделей. Він використовує квантовий відпал, техніку, яка найкраще підходить для розв’язання задач оптимізації, типу знаходження найкращого шляху для вашого ранкового доїзду через центр міста (або розв’язання складних задач матеріалознавства). Уявіть D-Wave як травоїдного, який блукає в пошуках найнижчого енергетичного стану, як бронтозавр, що шукає ідеальну папороть для перекусу.
Не зрозумійте мене неправильно — квантовий відпал має своє місце. Він простий, ефективний (теоретично) та хороший для специфічних задач, таких як квадратична не обмежена бінарна оптимізація (QUBO). Але, як і той бронтозавр, D-Wave може жувати лише дуже специфічні проблеми. Коли ж йому доводиться мати справу з середовищем, повним різноманітних обчислювальних викликів, він просто застиває, не в змозі адаптуватися до більш складних взаємодій. Якщо ваша задача надто складна, D-Wave просто буде дивитися на вас порожнім поглядом і повернеться до своїх бінарних оптимізаційних папоротей.
Гейтові моделі: еволюційні ссавці
А тепер поговоримо про маленьких, спритних ссавців, які щойно починають висовувати голови зі своїх нір — квантові комп’ютери на базі гейтових моделей, як от IBM та Google. На відміну від D-Wave, ці створіння не застрягли на одному типі задач. Вони універсальні, здатні застосовувати широкий спектр квантових операцій до одних і тих самих кубітів. Це ніби вони еволюціонували і отримали справжню руку з пальцями, здатну не тільки замовити квантову каву, але й тицяти кнопки на калькуляторі.
Квантові комп’ютери на базі гейтових моделей будуються на ідеї створення універсальної квантової машини. Ці машини більше схожі на швейцарські ножі, де кожен кубіт може робити кілька речей, що робить їх адаптивними для різних типів алгоритмів — алгоритм Шора для факторизації великих чисел (привіт RSA!), алгоритм Гровера для пошуку в базах даних, тощо. Це велика різниця з однозадачністю D-Wave, яка більше схожа на те, щоб попросити стегозавра пробігти марафон — ну, це просто не станеться.
Кубіти: якість проти кількості
D-Wave любить хвалитися своїми 5000+ кубітами, що звучить вражаюче, поки не розумієш, що ці кубіти не зовсім ті, які вам потрібні. Квантові ентузіасти швидко зрозуміють, що кубіти D-Wave більше схожі на «шумні біти», ніж на чисті квантові стани, до яких прагнуть гейтові машини. Так, D-Wave може мати багато таких кубітів, але вони слухняні приблизно як кімната повна дітей після святкового застілля.
Машини з гейтовими моделями, з іншого боку, зосереджені на створенні меншої кількості, але якісніших кубітів. Наприклад, машини IBM досягли 127 кубітів, і хоча це може здатися мізерним у порівнянні з багатим врожаєм D-Wave у 5000 кубітів, ці кубіти набагато краще підходять для розв’язання ширшого спектра задач. Вони також містять коди корекції помилок, які працюють як стабілізатори, що підтримують ці делікатні квантові стани, щоб вони не зруйнували ваше обчислення.
D-Wave: вражаючий, але обмежений
Віддамо належне D-Wave. Для задач, де квантовий відпал є хорошим вибором — типу оптимізації дорожнього руху або розкладання шкарпеток — він працює досить непогано. Але це нішеві випадки. Це як динозавр, який намагається розповісти, як він добре ламає дерева. Клас, але коли вам потрібен просунутий ШІ для управління вашим інвестиційним портфелем або факторизація простих чисел, ви, можливо, захочете звернутися до ссавця.
Фактично, зі зростанням складності квантових комп’ютерів на базі гейтових моделей (привіт, Quantum Approximate Optimization Algorithm, або QAOA), вони починають перевершувати підхід відпалу D-Wave у тих самих задачах оптимізації, де D-Wave мав би сяяти. У деяких тестах машина IBM з 127 кубітами перевершила D-Wave у 1500 разів у пошуку мінімальної енергії моделей спінового скла. Це як порівнювати гепарда з втомленим, повільним трицератопсом.
Майбутнє: ссавці захоплюють світ
Тож, який висновок? D-Wave все ще дієздатний, але він дуже схожий на останнього свого виду — квантового динозавра, який мав свій час у центрі уваги, але тепер його затьмарюють маленькі, спритні та швидко еволюціонуючі квантові комп’ютери на базі гейтових моделей. Ці машини готові захопити світ завдяки своїй універсальності та масштабованості.
Поки що нам все ще може знадобитися D-Wave для деяких спеціалізованих завдань, так само, як ми все ще тримаємо калькулятори, хоча смартфони існують. Але якщо ви думаєте про довгострокову перспективу, майбутнє явно належить квантовим комп’ютерам на базі гейтових моделей. Вони не тільки захоплять задачі оптимізації, а й весь спектр викликів квантових обчислень.
Отже, наступного разу, коли ви побачите, як D-Wave гордо хвалиться своїми кубітами, пам’ятайте: це останній з квантових динозаврів, що щасливо жує бінарні листочки, поки ссавці тихо планують світове домінування. І якщо історія чомусь нас навчила, ми знаємо, як це закінчується.
21 коментар
Додати коментар Підписатись на коментаріВідписатись від коментарів