Машина, использующая квантовые эффекты для поиска состояния с минимальной энергией системы.Квантовый отжигатель — это специализированный тип квантового компьютера, предназначенный для решения задач оптимизации путем поиска состояния с наименьшей энергией физической системы. В отличие от универсальных квантовых компьютеров, выполняющих логические операции общего назначения, квантовый отжигатель настроен на конкретную задачу: отображение задачи на набор взаимодействующих квантовых битов (кубитов) и последующее предоставление системе возможности эволюционировать к своему основному состоянию, которое соответствует оптимальному решению. Он особенно эффективен для задач, которые можно выразить как поиск минимума функции стоимости, таких как оптимизация портфеля, маршрутизация трафика или сворачивание белков.
Концепция была предложена в 1998 году Тадаши Кадоваки и Хидэтоши Нишимори, которые предложили квантовый отжиг как способ решения задач оптимизации, опираясь на более ранние идеи квантовых адиабатических вычислений Эдварда Фархи и его коллег.
Машина начинает работу со всеми кубитами в суперпозиции состояний, представляющей все возможные решения одновременно. Затем она медленно включает гамильтониан, специфичный для задачи — функцию энергии, кодирующую ограничения и цели, — постепенно уменьшая поперечное поле, которое удерживает кубиты в суперпозиции. Если процесс достаточно медленный (адиабатический), система остается в своем основном состоянии и заканчивает в конфигурации с наименьшей энергией, которая кодирует ответ. Кубиты обычно представляют собой сверхпроводящие петли, а взаимодействия программируются с помощью магнитных связей.
Квантовые отжигатели используются в промышленности для логистики, финансового моделирования и машинного обучения; коммерческие устройства, такие как системы от D-Wave Systems, развернуты в исследовательских лабораториях и компаниях.
Квантовые отжигатели иногда могут находить решения быстрее, чем классические компьютеры, но они не всегда быстрее — преимущество зависит от структуры задачи и уровня шума в аппаратном обеспечении.
