Google testar sin kvantdator – Upp till 35 500 gånger snabbare problemlösning

Förra året investerade Google tillsammans med NASA i en kvantdator tillverkad av D-Wave med 512 kvantbits per chip. Googles AI-avdelning har sedan dess kört tester på datorn, som visat sig kunna prestera upp till 35 500 gånger snabbare än en traditionell dator – men det finns en hake.

Google har många mer eller mindre egendomliga projekt för sig i sidan om sin sökmotor och sina sociala nätverk. Företaget har investerat stora summor i allt från förarlösa bilar till havsvattenkylda datacenter, och förra året gick en avsevärd investering tillsammans med NASA till en kvantdator tillverkad av D-Wave.

Datorn, som fått namnet D-Wave 2, är en vidareutveckling på D-Wave 1 som blev världens första kommersiella kvantdator. Bland uppgraderingarna syns en processor med 512 kvantbits, eller qbits, snarare än de 128 som gällde i D-Wave 1. I och med att prestandan för kvantbits skalar exponentiellt innebär det att datorn Google och NASA har investerat i är på pappret 4 x 10^115 gånger snabbare än sin föregångare.

Kvantdatorer – endast för väldigt specifika uppgifter

Men vad innebär det under verkliga omständigheter, och i jämförelse med en klassisk transistorbaserad dator? Det är en fråga som Google ställt sig själva sedan inköpet, och en fråga som inte heller är helt lätt att besvara. I och med att en kvantdator fungerar så pass annorlunda i grunden än en klassisk dator så har det visat sig bero väldigt mycket på typen av test och hur pass specialiserade de klassiska datorerna man jämför med är.

Till att börja med är en kvantdator allt annat än en maskin för vardagliga uppgifter, och är gjort för att tackla väldigt specifika typer av problem. För att utföra enkel aritmetik eller enkla heltalsoperationer finns det inte mycket att hämta hos en kvantdator. Däremot kan de ha stor inverkan inom kryptografi, och andra områden där man behöver testa många lösningar på ett problem i snabb följd för att hitta rätt svar. Detta då en kvantbit inte behöver vara antingen 0 eller 1 som en klassisk bit, utan kan superpositionera för att vara både 0 och 1 samtidigt.

Upp till 35 500 gånger snabbare än klassiska problemlösare

Google lät D-Wave 2 brottas mot klassiska datorer i en rad olika slumpmässiga problem, med algoritmer som CPLEX, Akmaxsat och Tabu Search. Med 509 aktiva qbits var D-Wave 2 i det här fallet inte mindre än 35 500 gånger snabbare än de bästa klassiska datorerna. Haken är dock att de datorer som kvantdatorn ställdes mot är byggda för generell problemlösning medan kvantdatorer är betydligt mer specialiserade.

Av den anledningen valde Google att testa med algoritmer och hårdvara gjort för att konkurrera med kvantdatorer, med en liknande nivå av specialisering, bland annat genom att använda accelerering med grafikprocessorer. När de konkurrerande datorerna blev mer specialiserade blev resultatet också betydligt jämnare – och i många fall presterade de klassiska datorerna bättre än den kvantmekaniska lösningen.

Överlag tycks klassiska datorer ha betydligt lättare för slumpmässiga problem, medan mer strukturerade problem ger en större fördel till D-Wave 2. Google föreslår att det bland annat kan bero på anslutningarna i kvantdatorn, tillsammans med en rad andra problem som kan justeras i framtida versioner av kvantdatorer.

Slutsatsen tycks vara att kvantdatorer ger en imponerande prestanda, men att de idag inte nödvändigtvis kan konkurrera i kostnadseffektivitet med klassiska lösningar om dessa får en tillräcklig grad av specialisering. Men värt att ha i åtanke är då att kvantdatorer fortfarande är i sin vagga – om andra generationen av kommersiella kvantdater klarar av att mäta sig med världens snabbaste och mest specialiserade klassiska hårdvara, hur ser då framtiden ut för de uppdaterade kvantdatorer som kan se dagens ljus inom de kommande fem, tio eller femtio åren?

Googles sammanfattning av testerna finns att läsa på Google+ här, tillsammans med illustrationer.

Relaterade artiklar

Optisk transistor bryggar gapet mellan klassiska och kvantmekaniska datorer