19世纪日本画家葛饰北斋的木刻作品《神奈川县的巨浪》3月初，
D-Wave Systems宣布发布其基于
量子退火原理的新计算机。 新机器进行了多项技术改进，并且显着改变了组件的物理位置。 这是什么意思？ 连同D-Wave的在线资源，一种接近实用状态的设备正在开始成形。
制作流畅的计算机
在获得美味馅之前，您必须首先must在饼干的边缘-也就是说，找出什么是量子退火？ 大多数计算机以一种简单的方式工作：将两个数字相加，我们创建一组逻辑门来执行加法运算。 每个门对输入数据执行一组其明确定义的操作。
但这不是进行计算的唯一方法。 可以编写大多数任务，以使其等效于最小化能量的任务。 在此版本中，任务是能源形势，解决方案是在其上可能的最低能耗。 底线是找到表示该能量的位值的组合。
为此，您需要从平坦的能源格局开始：所有位都将具有最小的能量。 然后，我们慢慢地并仔细地更改钻头周围的地形，直到它开始代表我们的任务为止。 如果一切都正确完成，那么位将保持最小能量的状态。 我们通过考虑其价值来获得解决方案。
尽管所有这些操作在没有量子物理学的情况下都可以进行，但是D-Wave借助量子位（qubit）来做到这一点。 这意味着量子位彼此相关-这称为量子纠缠。 结果，它们一起更改了值，而不是单独更改。
隧道式
结果，称为量子隧穿的效果变得可能。 想象一下，一个陷入高能状态的量子比特。 在附近有一个量子态想进入的能量较少的状态。 但是要到达那里，他首先需要进入一个充满能量的状态。 在经典系统中，这成为以更少的能量实现状态的障碍。 但是在量子量子比特中，它可以隧穿能垒，进入能量更少的状态。
这两个属性可以使由D-Wave控制的计算机比经典方法更快地找到某些问题的解决方案。
但是魔鬼躲在小东西里。 在计算机中，能量景观是由量子位的绑定（物理结合）建立的。 链接控制一个量子位的值在多大程度上影响其余量子位的值。
对于D-Wave的机器来说，这一刻一直是一个问题。 在理想条件下，每个量子位将与其他每个量子位连接。 但是组织如此大量的连接是不切实际的。
自己肘节
缺乏连接的后果非常严重。 有些任务根本无法重做以在D-Wave机器上解决。 有时，在可以重做任务的情况下，计算将无效。 想象一下，要解决该问题，您需要连接数字1和3的量子位，但它们不是直接连接的。 在这种情况下，您必须寻找它们共同的量子位。 假设qubit 1与qubit 5连接，而qubit 2与qubit 5和3连接。 那么逻辑量子比特将是第一和第五的组合。 逻辑量子位三-第二和第三的组合。 D-Wave将此序列称为链的长度。 在这种情况下，长度为2。
由于连接到物理量子位的链以获得逻辑量子位，所以较少的量子位可用于计算。
D-Wave计划构建更复杂的量子位模式以提高连接性。 连接性越强，链的长度越短，则逻辑量子位越自由。 如果量子位紧密地连接在一起，并且连通性很大，那么借助这种机器，就可以解决更多的问题。
构造某些任务的效率将非常低，也就是说，D-Wave体系结构根本不适合其解决方案。 但是随着连接性的提高，不合适的任务的数量将会减少。
在机器的先前版本中，量子比特以八件的形式分布，以便与机器的先前版本相比改善对角线块的连通性。 结果，链长的情况有所改善。
D-Wave 2000Q架构现在，D-Wave已切换到称为“飞马伯爵”的连接方案。 我不知道如何准确地描述它，因此从严格的图论的角度来看，我将不会非常正确地描述它，但是更加清楚了。 机器现在不再具有八个八比特的相同块，而是具有两种类型的块：八块和两块。
与以前一样，在八个量子位的块中，它们位于内部和外部循环中。 但是，如视频所示，内部和外部环路现在具有其他连接。 这意味着一个小块中的每个量子位具有五个链接。
块本身不再按正确的格子排列，并且来自不同块的量子位之间存在更多连接。 在上一代中，外部环路上的量子位与外部环路上的其他量子位相连，现在每个量子位都与相邻块的内部和外部环路相连。
另外，已经出现了不同块之间的长距离通信的新网络。 每个量子位与远程单元中的另一个量子位具有相对远的连接。 远端关节的密度由于第二主要构造块而增加，第二主要构造块由组合的一对量子位组成。 线对位于主要街区周围，并补充了远处的连通性。
这个想法是，在芯片边缘上的八个量子位组成的组中，键密度与内部组的键密度几乎相同，这与“嵌合体”类图不同。
链条缩短
这一切是什么意思？ 首先，“ chimera”和“ pegasus”列的相似性意味着为“ chimera”开发的代码也应适用于飞马。 连接性的提高意味着链长度的减少和可靠性的提高。
为使您可以想象新图可以改善这种情况，我想说一个带有对角线连接的方格需要“嵌合体”类型图中的六个单元和“飞马座”类型图中的两个单元的链。 通常，链的长度减少两倍或更多倍。 结果，操作时间减少了30-75％。
除了新图表以外，D-Wave在技术水平上还改善了计算机的工作：量子位的噪声级较小，并且位数显着增加。 该公司计划使用新架构将量子位的数量提高到5000（自2000年起）。 所有这些架构更改意味着可以将更多的物理qubit用作独立的逻辑qubit，因此升级将更加重要。