Calcolo quantistico adiabatico e ricottura quantistica: Teoria e pratica

Titolo originale:

Adiabatic Quantum Computation and Quantum Annealing: Theory and Practice

Contenuto del libro:

La computazione quantistica adiabatica (CQA) è un'alternativa al più noto modello a gate della computazione quantistica. I due modelli sono polinomialmente equivalenti, ma per il resto piuttosto dissimili: una proprietà che distingue la CQA dal modello a gate è la sua natura analogica.

La ricottura quantistica (QA) descrive un tipo di algoritmo di ricerca euristica che può essere implementato per essere eseguito nel set di istruzioni nativo di una piattaforma GLP. D-Wave Systems Inc. produce {chip di processore di annealing quantistico} che sfruttano le proprietà quantistiche per realizzare calcoli AQ in hardware.

I chip costituiscono il fulcro di una nuova piattaforma di calcolo progettata per risolvere problemi di ottimizzazione NP-hard. A partire da un prototipo a 16 qubit annunciato nel 2007, l'azienda ha lanciato e venduto modelli sempre più grandi: il sistema D-Wave One a 128 qubit è stato annunciato nel 2010 e il sistema D-Wave Two a 512 qubit è arrivato sulla scena nel 2013. Un modello a 1.000 qubit dovrebbe essere disponibile nel 2014.

Questa monografia presenta una panoramica introduttiva di questo approccio al calcolo insolito e in rapido sviluppo. Si inizia con una panoramica dei principi di base della computazione quantistica e di ciò che si conosce del modello AQC e del paradigma dell'algoritmo QA. Poi passiamo in rassegna lo stack tecnologico D-Wave e discutiamo alcune sfide per la costruzione e l'utilizzo di sistemi di calcolo quantistico su scala commerciale.

L'ultimo capitolo passa in rassegna alcuni sforzi sperimentali per comprendere le proprietà e le capacità di queste piattaforme insolite. La discussione si rivolge a un pubblico di informatici con scarse conoscenze di calcolo quantistico o di fisica.