D-Wave Systems

D-Wave Systems Inc. ist ein Hardwarehersteller mit Hauptsitz in Burnaby, British Columbia, Kanada. Das Unternehmen wurde 1999 gegründet und am 11. Mai 2011 durch die Entwicklung des nach seinen Angaben ersten kommerziellen Quantencomputers bekannt. Geschichte D-Wave wurde von Haig Farris, Geordie Rose, Bob Wiens und Alexandre Zagoskin 1999 gegründet. Sie verkauften 2011 einen Computer mit nach eigenen Angaben 128 Qubits an Lockheed Martin und erhielten daraufhin eine Finanzierung von 30 Millionen Dollar von Jeff Bezos, dem Gründer von Amazon, und dem Unternehmen In-Q-Tel, das dem amerikanischen Geheimdienst CIA zugeordnet wird. Im Mai 2013 wurde der Kauf eines Quantencomputers von der NASA und Google bekanntgegeben. Dieser Computer soll auf 512 Qbits rechnen können, wobei jedes Qbit durch die Flussrichtung von Strom durch supraleitende Schleifen auf einem Chip dargestellt wird. Verlauf und Stand des Quantenvorteils der D-Wave-Quantencomputer Das System von D-Wave ist kein universeller Quantencomputer, der jegliche Quantenalgorithmen wie beispielsweise den Shor-Algorithmus zur Primfaktorzerlegung ausführen könnte. Stattdessen handelt es sich um einen Annealing Quantencomputer. Dieser ist ein Spezialfall von, aber nicht zu verwechseln mit der Überklasse der adiabatischen Quantencomputer, die selbst (nicht Gatter-basierte) universelle Quantencomputer sind. Ein Annealing Quantencomputer nutzt Quanteneffekte, insbesondere den Tunneleffekt, um eine spezielle Unterklasse an Problemen potentiell effizienter als klassische Computer lösen zu können, beispielsweise Such-, Sortier- und spezielle Optimierungsprobleme (sogenannte Ising-Modelle). Jedoch werden diese Probleme nur heuristisch, also nicht bestmöglich, gelöst. Lange Zeit war es nach Meinung von Kritikern nicht zweifelsfrei nachgewiesen, dass die Quantencomputer von D-Wave auch bei diesen Problemen tatsächlich schneller als herkömmliche Computer mit Simulated Annealing sind. Ein früher Vergleich der Leistung mit klassischen Algorithmen, durch eine D-Wave nahestehende Gruppe um Catherine McGeoch, fiel im Jahr 2013 zugunsten des D-Wave-Systems aus. Dies war jedoch darin begründet, dass klassische exakte Algorithmen für die Problemstellung herangezogen wurden, und nicht leistungsfähigere heuristische Methoden. Im Vergleich mit letzteren war das D-Wave-System unterlegen, entsprechend konnte zu diesem Zeitpunkt noch keine Quantenüberlegenheit proklamiert werden. Studien von Kunden zufolge konnte im Jahr 2014 ebenfalls noch kein Vorteil gegenüber optimierten Algorithmen auf konventioneller Hardware gefunden werden, worauf Google eigene Hardwareentwicklungen ankündigte. Am 8. Dezember 2015 wurde in einem Blogpost von Google jedoch bekanntgegeben, dass auf dem 2013 erworbenen Quantencomputer bestimmte Rechnungen 100 Millionen Mal schneller als auf herkömmlichen Computern ausgeführt werden konnten. Dass bei den ausgeführten Rechenschritten Quanteneffekte beteiligt sind, wurde zuerst 2014 indirekt beobachtet, und schließlich Ende 2015 nachgewiesen. Die mit dieser enormen Beschleunigung demonstrierten Algorithmen sind jedoch sehr speziell, da sie genau für die Demonstration der Quantenüberlegenheit entworfen wurden. Für realistischere Algorithmen wurde im Jahr 2019 immerhin eine Beschleunigung bis hin zum Faktor 2600 gemessen. Diese weitergehenden Untersuchungen stellten die früheren Kritiker weitgehend zufrieden. Es wurde aber darauf hingewiesen, dass performantere klassische Algorithmen für die gestellten Probleme existieren könnten, auch wenn sie heute noch nicht bekannt sind. Jedoch liegt, um es mit den Worten des Kritikers Scott Aaronson zu sagen, „die Beweislast [einen besseren klassischen Algorithmus zu finden] nun auf Seiten der Zweifler“. Jedoch wurde im Jahr 2021 gezeigt, dass klassische (sogar exakte) Algorithmen dem D-Wave-2000Q-Quantencomputer (mit 2000 Qbits) überlegen sind, selbst bei Problemen, die genau auf die Architektur des Quantencomputers zugeschnitten sind. Weblinks D-Wave Systems – offizielle Website @1@2Vorlage:Toter Link/dwave.wordpress.comAnnouncement of the 16-qubit quantum computer demonstration (Seite nicht mehr abrufbar, festgestellt im August 2022. Suche im Internet Archive) Google Tech Talks: Quantum Computing Day 2: Image Recognition with an Adiabatic Quantum Computer Theoretical performance of a D-Wave processor: Investigating the Performance of an Adiabatic Quantum Optimization Processor Einzelnachweise