D-Wave 首次展示超5000Q的量子优势，实现迄今为止最大可编程量子模拟

昨日，量子计算上市公司D-Wave宣布，实现了迄今为止所报道的最大的可编程量子模拟。

该模拟计算在D-Wave Advantage 量子计算机中使用了超过 5000 个量子比特，首次展示了相干量子动力学比可编程自旋玻璃三维中的经典动力学更快的证据。众所周知，这是一个难以解决的优化问题。

相关研究以“Quantum critical dynamics in a 5,000-qubit programmable spin glass”为题于昨日发表于《Nature》[1]。

首次，相干量子动力学比

可编程自旋玻璃三维中的经典动力学更快

D-Wave是全球唯一一家同时构建退火和门模型量子计算公司，已经推出了五代量子计算机，并于 2022 年 6 月推出了其第六代设备 Advantage2 系统的初步模型。完成的 Advantage2 系统将拥有 7000 多个量子比特。

D-Wave 的量子处理器使用基于商业级退火的量子计算机在大规模优化问题中展示相干量子动力学。

该研究建立在去年 9 月对多达 2000 个量子比特进行的先前研究的基础上，证明 D-Wave 的量子处理器可以准确计算大规模优化问题中的相干量子动力学。值得注意的是，该研究是使用 D-Wave 的基于退火的商业级量子计算机进行的，该计算机目前可供客户使用。

研究表明，量子退火可以通过量子相变而不是相应的热相变，比经典的基于退火的算法更快地提高解决方案质量。量子退火产生的低能态对应于优化问题的低成本解，观察到的加速与相干量子退火理论一致，从而支持大规模量子计算的使用和能量优化的规模优势。

此外，该研究在相干性和量子退火的核心计算能力之间建立了直接关联，验证了 D-Wave 为提高相干性以在实际优化问题上实现更好性能所做的努力。

尽管目前正在开发各种型号的量子计算机，但这一成果凸显了 D-Wave 基于退火的量子计算系统在有效解决复杂优化问题方面的独特能力。

D-Wave 首席执行官 Alan Baratz 博士表示：“这项研究标志着量子技术的一项重大成就，因为它在一类棘手的优化问题上展示了优于经典方法的计算优势。对于那些寻求量子退火无与伦比性能证据的人来说，这项工作提供了明确的证据。”

行业观点

“这是量子退火炉量子相变研究的重要进展。它预示着实验性多体物理学的一场革命，预示着量子计算的实际应用。已经为量子临界动力学提供有用实验试验场的相同硬件也可用于寻找有助于寻找解决方案的低能态优化问题。”——Wojciech Zurek，洛斯阿拉莫斯国家实验室理论物理学家和量子理论权威专家。

“自旋玻璃等无序磁体长期以来一直用作测试复杂优化问题求解器的模型系统。本文提供的证据表明，专用硬件平台的量子动力学比已知的经典算法更快地找到自旋玻璃的首选、最低能量状态，因此有望继续推动量子退火炉的进一步发展，以处理实际问题问题。”——Gabriel Aeppli，苏黎世联邦理工学院和洛桑联邦理工学院物理学教授，Paul Scherrer 研究所光子科学部主任。

“这项工作标志着复杂材料的大规模量子模拟迈出了重要一步。我们现在可以期待使用量子退火的量子模拟揭示新的物理现象，最终导致设计具有重要社会价值的材料。”——Hidetoshi Nishimori，东京工业大学创新研究所教授。

未来展望

这不仅是迄今为止最大规模的量子模拟演示，而且还提供了第一个有理论支持的实验证据，表明相干量子动力学可以加速获得更好的量子退火解决方案。

这一里程碑式的成就是量子计算向前迈出的重要一步，展示了量子技术彻底改变金融、医疗保健和交通等行业的潜力。