量子退火（QA）是用於通過使用量子波動的過程在給定的一組候選解（候選狀態）上找到給定目標函式的全局最小值的元啟發式。 量子退火主要用於搜尋空間是離散的（組合最佳化問題）與許多局部最小值的問題; 例如找到旋轉玻璃的基態。它由T. Kadowaki和H. Nishimori（ja）在“橫向伊辛模型中的量子退火”中以其現有形式制定，儘管AB Finilla，MA Gomez，C提出了不同形式的提議。 Sebenik和JD Doll，“量子退火：最小化多維函式的新方法”
基本介紹
- 中文名：量子退火
- 外文名：Quantum annealing
- 縮寫：QA
與模擬退火的比較,量子力學：類比和優勢,D-Wave實施,
與模擬退火的比較
量子退火可以與模擬退火進行比較，模擬退火的“溫度”參數與QA的隧道場強度起類似作用。 在模擬退火中，溫度確定從單個當前狀態移動到更高“能量”狀態的機率。 在量子退火中，橫向場的強度決定了平行改變所有狀態的幅度的量子力學機率。 分析[9]和數值[10]證據表明，量子退火在某些條件下優於模擬退火（見[11]進行仔細分析）。
量子力學：類比和優勢
隧道場基本上是動能項，不與原始玻璃的經典勢能部分通勤。可以使用量子蒙特卡羅（或其他隨機技術）在計算機中模擬整個過程，從而獲得用於找到經典玻璃的基態的啟發式算法。
在退出純數學目標函式的情況下，可以將問題中的變數視為經典自由度，並且將成本函式視為勢能函式（經典哈密頓量）。然後，必須在哈密頓量中人為地引入由非通勤變數（即具有原始數學問題的變數的非零換向器的變數）組成的合適術語，以發揮隧道場的作用（動力學部分） ）。然後可以如上所述用這樣構造的量子哈密頓量（原始函式+非通勤部分）進行模擬。這裡，可以選擇非通勤項，退火效率可能取決於此。
在實驗和理論上已經證明，在某些情況下，量子退火確實優於熱退火（模擬退火），特別是在勢能（成本）景觀由圍繞淺局部極小值的非常高但很薄的勢壘組成的情況下。
D-Wave實施
2011年，D-Wave Systems公布了市場上第一款名為D-Wave One的商用量子退火爐，並在Nature上發表了一篇關於其性能的論文。[14]該公司聲稱該系統使用128比特率的處理器晶片組。[15] 2011年5月25日，D-Wave宣布洛克希德馬丁公司簽署購買D-Wave One系統的協定。2011年10月28日，南加州大學信息科學研究所接收了洛克希德公司的D-Wave One。
2013年5月宣布穀歌，美國宇航局艾姆斯和非盈利大學空間研究協會組成的財團從D-Wave Systems購買了512個量子比特的絕熱量子計算機。與一些經典退火算法相比，對其作為量子退火爐的性能的廣泛研究已經可用。
2014年6月，D-Wave宣布了一個新的量子套用生態系統，計算金融公司1QB Information Technologies（1QBit）和癌症研究組DNA-SEQ專注於解決量子硬體的實際問題。作為第一家致力於為商用量子計算機生產軟體套用的公司，1QBit的研發部門專注於D-Wave的量子退火處理器，並成功證明這些處理器適用於解決實際套用。
隨著糾纏的發布，D-Wave機器是否能夠證明所有經典計算機的量子加速的問題仍然沒有答案。 2014年6月發表在“科學”雜誌上的一項研究被描述為“可能是對D-Wave機器性能進行最徹底和最精確的研究”和“最公平的比較”，試圖定義和測量量子加速。提出了一些定義，因為有些定義可能無法通過實證檢驗驗證，而其他定義儘管是偽造的，但仍然可以存在性能優勢。該研究發現，D-Wave晶片“沒有產生量子加速”，並且不排除未來測試的可能性。由瑞士聯邦理工學院的Matthias Troyer領導的研究人員在整個測試範圍內發現“沒有量子加速”，在查看測試子集時只能得出不確定的結果。他們的工作說明了“量子加速問題的微妙本質”。進一步的工作提高了對這些測試指標及其對平衡系統的依賴的理解，從而忽略了由量子動力學引起的任何優勢簽名。
關於量子加速有很多未解決的問題。上一節中的ETH參考僅適用於一類基準問題。可能存在可能發生量子加速的其他類問題。 Google，LANL，USC，Texas A&M和D-Wave的研究人員正在努力尋找此類問題類別。
2015年12月，谷歌宣布，在一系列硬最佳化問題上，D-Wave 2X的性能優於模擬退火和量子蒙特卡羅，最高可達100,000,000。
D-Wave的架構不同於傳統的量子計算機。不知道是多項式等價於通用量子計算機，特別是不能執行Shor算法，因為Shor算法不是爬山過程。 Shor的算法需要通用的量子計算機。 D波聲稱只進行量子退火
