Квантовые вычисления продолжают расширяться, и с недавним объявлением ванкуверской компании по квантовым вычислениям D-Wave об их процессоре на 2000 кубитов нет никаких признаков замедления. D-Wave — первая компания, занимающаяся квантовыми вычислениями, сделавшая технологию доступной для коммерческого использования. Процессоры квантовых вычислений находятся в прямой конкуренции с более традиционными типами чипов, используемых для машинного обучения и искусственного интеллекта, такими как графические процессоры и недавно анонсированный TPU второго поколения от Google.
Важной частью квантовых вычислений является то, что они заменяют традиционный способ мышления о вычислениях. Заменив обычный бит, 0 или 1, новым типом информации, он открывает экспоненциальное количество возможностей. Кубит может находиться в состоянии суперпозиции, где он еще не равен +1 или -1, в некотором смысле это и то, и другое, и именно это позволяет выполнять сверхбыстрые вычисления.
Квантовые компьютеры D-Wave используют процесс отжига. Это включает в себя ряд микроскопических магнитов, которые должны быть расположены на сетке. Каждое магнитное поле влияет друг на друга, а затем они ориентируются в таком положении, чтобы минимизировать количество энергии, хранящейся во всем поле. Именно во время этого процесса можно изменить силу магнитного поля от каждого магнита, чтобы магниты ориентировались таким образом, чтобы решать конкретные задачи. Чтобы найти решение, вы начинаете с большого количества энергии, чтобы магнитам было легко переворачиваться вперед и назад. Затем, когда вы понижаете температуру, магниты достигают все более и более низких уровней энергии, пока не замерзнут до самого низкого энергетического состояния. Здесь можно прочитать ориентацию каждого магнита и найти ответ на задачу. Можно сказать, что квантовый компьютер D-Wave — это своего рода аналоговый компьютер, использующий алгоритмы Nature для нахождения конфигурации состояния с наинизшей энергией.
Здесь нам повезло. Этот конкретный класс квантовых вычислений оказывается полезным для подмножества задач оптимизации вычислений, особенно тех, которые ориентированы на машинное обучение. Многие проблемы машинного обучения можно переформулировать как энергетические проблемы. Квантовые компьютеры D-Wave предназначены для поддержки задач, требующих высокоуровневых рассуждений, за которыми следует принятие решений. Квантовые вычисления позволяют системам ИИ имитировать мыслительные процессы человека гораздо точнее, чем классический процессор. И хотя идею квантовых вычислений сложно понять, их использование в машинном обучении явно открывает новые возможности.
В надвигающейся битве между GPU и TPU есть вероятность, что квантовые вычисления отойдут на второй план. Ключевым элементом квантовых вычислений D-Wave является то, что они не обязательно предназначены для решения всех проблем, но они удовлетворяют те же потребности на рынке обработки, которые в настоящее время удовлетворяют графические процессоры. Google опубликовал статью, в которой они обнаружили значительное вычислительное преимущество при использовании квантового компьютера D-Wave по сравнению с классическим процессором. Во многих аспектах квантовый компьютер может делать то же самое, что и GPU, только быстрее, а в наши дни время — деньги.
Twitter: @yina_ml
LinkedIn: yinamoelange
Первоначально опубликовано на www.2021.ai
