D-Wave与量子退火
前面说的都是理论,而研究人员需要的是成品量子计算机。而第一个号称做出来量子计算机的,是一个加拿大的公司,名字叫做D-Wave。它使用了著名的量子退火进行计算,这个我们稍后介绍,关键是它的客户,包括了洛克希德-马丁、谷歌以及NASA。
喜马拉雅山脉哪里比较低?
这个量子退火算法说起来还有点麻烦。一般来说都是用寻找山谷最低的地方来解释。比如有一片山峰,哪里是最低的地方?笨办法自然就是一个地方一个地方的去量,看看哪里最低。但是也有可能是有个山峰比较高,它旁边的谷底距离顶峰高度差最大,但未必是最低处,那么这个地方就是局部最低,并非要找的目的地。但如果换个办法,坐太空飞行器,一眼可以比较多个地方,很快就能找到,量子退火算法就是利用量子的隧穿效应来寻找最优解。
而D-Wave的量子计算机只能运行量子退火一种算法,是针对性开发的机器,所以学术界很多时候并不认为这是完全的量子计算机。D-Wave的机器具有128个量子比特,用三维伊辛模型来设置我们给定的初始状态,也就是设置好初始位置和自旋,这相当于我们给计算机编程。然后添加一个磁场,让量子进入叠加状态,然后慢慢撤掉这次磁场(即所谓退火),最终得到的状态就是结果,这个过程中,大自然就会自己帮我们计算,这就是量子计算的神奇之处。同样的任务执行4000次,得到的最优解就是D-Wave的计算结果。
当然,要达到量子退火状态的条件异常苛刻,D-Wave的机器工作温度是0.02开尔文,也就是说仅仅比绝对零度高一点点,所以庞大的机器里面大量元器件都是液氦冷却装置。
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