D-Wave 2X: nová generace kvantového počítače

Zatím jediný komerčně dostupný kvantový systém D-Wave je v nové generaci s označením 2X. Disponuje více než tisícovkou qubitů a zvládne mnohem náročnější úlohy.

Společnost D-Wave se už 16 let zabývá vývojem kvantového počítače a v minulosti představila několik významných milníků jak z pohledu složité konstrukce, tak i kvantových čipů, které jsou složené z qubitů.

I když se objevily názory, že tento počítač nelze nazvat kvantovým počítačem, protože není univerzální (nezvládne Shorův ani Groverův algoritmus), ale spíše kvantovým akcelerátorem, D-Wave i přes to pokračuje v označování systému jako kvantového počítače.

Více než tisíc qubitů pro větší úlohy

Starší model D-Wave Two obsahoval kvantový čip s 512 qubity. Nová generace D-Wave 2X ale obsahuje vylepšený kvantový čip s více než tisícovkou qubitů využívající kvantové jevy. Díky tomu dokáže v jednu chvíli analyzovat až 21000 možností, což je obrovský skok oproti 2512 možností u starší generace. Dle oznámení tak dokáže spočítat více možností, než je počet částic v našem vesmíru.

Klepněte pro větší obrázek
Detail nového 1000qubitového čipu

Kvantový čip je složen z 128 000 josephonových tunelových přechodů (viz Josephsonův jev) a podle tvrzení by mělo jít o nejkomplexnější supravodivý integrovaný obvod, který je komerčně dostupný. D-Wave se podařilo zlepšit i další vlastnosti systému. Přesnost ovládání čipu byla zvýšená o 40 %, podařilo se snížit elektromagnetický šum z okolí o 50 % a zlepšit stabilitu. Došlo také k další optimalizaci chlazení.

Klepněte pro větší obrázek
Kvantový počítač od D-Wave - velikost je tvořená chladicím systémem a 15 vrstvami stínění

Nová generace konstrukce umožnila snížit teplotu čipu o 40 %, konkrétně na neuvěřitelně nízkých 15 millikelvin, což je 0,015 stupňů Celsia nad úrovní absolutní nuly (-273,15 stupňů Celsia). Teplota je tak až 180x nižší než v chladném mezihvězdném prostředí. Spotřebu celého systému tak tvoří hlavně chladicí systém, který si řekne o 15,5 kW. Výrobce to porovnává s „tradičním superpočítačem“, který má spotřebu tisíce kW. Díky tomu lze pokračovat ve vývoji čipu, zvyšovat počet qubitů a spotřeba zůstane stále stejná. Alespoň do té doby, než se podaří optimalizovat konstrukce chladicího systému a díky tomu ještě výslednou spotřebu snížit.

Klepněte pro větší obrázek
Hlavní část ukrývající samotný čip

Dle specifikací supravodivý čip negeneruje žádné teplo. Vše je možné také díky ultravysokému vakuum (UHV), které má 10 miliardkrát nižší tlak než má atmosférický tlak na Zemi. Konstrukce s celkem 15 vrstvami stínění dokáže odrušit magnetické pole až 50 000x menší hodnoty, než je v běžném prostředí na Zemi..

Klepněte pro větší obrázek
Čip funguje jednoduše - přijme striktně připravená data na vstupech a pak lze snímat data na výstupech. Žádné složitější příkazy a optimalizace jako u klasických čipů s ním nelze provozovat.

Samotná výroba čipu se supravodivými elektrodami zahrnuje šestivrstvý proces s částmi o velikosti 25 mikrometrů.

Srovnání výkonu

D-Wave 2X je určený pro hledání „téměř optimálního“ řešení ve stanoveném čase. Podle vyjádření je přitom výpočetní rozdíl mezi „téměř optimální“ a „optimální“ méně než jedno procento. Aby bylo možné srovnat výkon se starší generací ale i obecnými počítači v tomto druhů výpočtů, byl vytvořen test s označením TTT (Time to Target) pro měření doby nativního algoritmu pro kvantové žíhání (Quantum annealing) a celkového času výpočtu.

Podle testů, které jsou dostupné v podrobném materiálu (PDF), je D-Wave 2X až 600x rychlejší (až 15x v rámci celkového času) při hledání téměř optimálního řešení než běžné systémy optimalizované přímo na tento problém.

Pouze na experimenty

Vzhledem k tomu, že minulá generace měla cenu deseti milionů dolarů, lze u tohoto modelu očekávat podobnou cenu. Je třeba však počítat s tím, že v této formě jde více méně jen o experimentální zařízení, u kterého zatím není ani jasné, k čemu ho reálně použít.

Klepněte pro větší obrázek

Jak upozornili třeba Scott Aaronson z MIT, výkon je porovnáván s tři roky starým procesorem Intel Xeon E5-2670 a programem, který běžel jen na jednom jádru. Testované problémy tak dokážeme řešit velmi dobře pomocí klasických čipů a extrémně levně. Vzhledem k tomu, že nejde o univerzální kvantový počítač, je tak stále velkou otázkou, jak zařízení od D-Wave skutečně využít. Jestli jde o nějakou podivnou slepou uličku vývoje, se tak dozvíme až časem.

Témata článku: Hardware, Technologie, Počítače, Kvantové počítače, Wave, Washington

26 komentářů

Nejnovější komentáře

  • mestax 24. 8. 2015 11:48:02
    Tak zase až takhle skeptický bych nebyl, já osobně pamatuju před cca...
  • borekz 23. 8. 2015 20:06:13
    Rádoby-kvantový počítač s víc jak tisícem qubitů už dorovnává výkon s...
  • Cheaterboy 23. 8. 2015 14:24:22
    Už více jak 4 dny nejde CZTORRENT! Opravte to!
Určitě si přečtěte

Operační systém běžným počítačům nedal Bill Gates, ale Gary Kildall

Operační systém běžným počítačům nedal Bill Gates, ale Gary Kildall

** Gary Kildall pochopil, že levné výpočetní čipy mohou posloužit jako univerzální počítače pro všechny ** Připravil pro ně proto první operační systém ** Později mu systém vyfoukl Microsoft a nazval ho MS DOS

23.  4.  2017 | Pavel Tronner | 54

Umělá inteligence je sice v plenkách, už teď ale přestáváme rozumět, jak vlastně funguje. To je problém

Umělá inteligence je sice v plenkách, už teď ale přestáváme rozumět, jak vlastně funguje. To je problém

** Už je to tady, lidé přestávají chápat počítače ** Systémy neuronových sítí začínají pracovat tak, že ani jejich tvůrci přesně neví, co se uvnitř děje ** Do budoucna to může být závažný problém

24.  4.  2017 | Jakub Čížek | 112

Před 35 lety měl premiéru legendární počítač ZX Spectrum. Připomeňte si „Gumáka“

Před 35 lety měl premiéru legendární počítač ZX Spectrum. Připomeňte si „Gumáka“

** Slavný osmibitový počítač Sinclair ZX Spectrum byl uveden právě před 35 lety ** Připomeňte si tento průkopnický počítač v tematických článcích ** Podívejte se, jak funguje dnes

23.  4.  2017 | Pavel Tronner | 13

Správný počítač má alespoň dva monitory. Anebo je to jinak?

Správný počítač má alespoň dva monitory. Anebo je to jinak?

** David si nedokáže představit práci bez dvou a více monitorů ** Kubovi naopak stačí jeden a ve více displejích se ztrácí ** Jaký přístup je lepší?

23.  4.  2017 | Jakub Čížek | 59

Český Google Překladač začal používat umělou inteligenci. Konec „drahoušků zákazníků“

Český Google Překladač začal používat umělou inteligenci. Konec „drahoušků zákazníků“

** Google ve svém překladači roky používal statistickou technologii ** Nyní zavádí strojové učení a neuronové sítě ** Rozdíl by měl být zvláště na větších textech patrný už nyní

20.  4.  2017 | Jakub Čížek | 31

Brno otevřelo největší českou dílnu pro bastlíře. Kladívka, vrtačky, 3D tiskárny, laserové řezačky. Je tu vše

Brno otevřelo největší českou dílnu pro bastlíře. Kladívka, vrtačky, 3D tiskárny, laserové řezačky. Je tu vše

** Máte nápad, ale chybí vám stroje a pořádná dílna? ** Chcete postavit ptačí budku, nebo krabičku pro Arduino? ** Brno otevřelo svůj FabLab – laboratoř pro bastlíře

19.  4.  2017 | Jakub Čížek | 31


Aktuální číslo časopisu Computer

První test AMD Ryzen

Velké testy: 22 powerbank a 8 bezdrátových setů

Radíme s koupí Wi-Fi routeru

Co dokáží inteligentní domy?