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L'arme secrète du recuit quantique : le principe magique qui surpasse le recuit classique !
De nombreux scientifiques et ingénieurs sont confrontés à des défis difficiles dans la recherche de solutions optimales. Les algorithmes de recuit classiques ont aidé les gens à résoudre de nombreux problèmes d’optimisation complexes, mais avec l’augmentation des exigences informatiques, l’informatique quantique semble offrir une toute nouvelle solution à ce problème. Le recuit quantique est un processus d'optimisation basé sur les principes de la mécanique quantique, visant à trouver le minimum global d'une fonction objectif donnée, et a démontré sa supériorité dans de nombreux domaines.
Le recuit quantique a été proposé pour la première fois par B. Apolloni et ses collègues en 1988. Après plusieurs développements, sa forme complète a été proposée par T. Kadowaki et H. Nishimori en 1998. Il exploite les effets de superposition et de tunneling de la mécanique quantique pour permettre des tests quantiques parallèles du système entre tous les états possibles.
Le recuit quantique part de l'état de superposition complète de la mécanique quantique, évolue à travers l'équation de Schrödinger pilotée par le temps et utilise le phénomène d'effet tunnel quantique pour sortir du minimum local.
Par rapport au recuit simulé classique, le recuit quantique présente un avantage clé : son intensité de champ tunnel fait que l'évolution du système ne dépend plus uniquement de la distribution d'énergie de l'état actuel, mais peut être transférée de manière aléatoire à travers le tunnel. Cela permet au recuit quantique de surpasser le recuit simulé sur certains problèmes, en particulier lorsqu'il s'agit de problèmes d'optimisation combinatoire avec de nombreux minima locaux.
L'intensité du champ tunnel du recuit quantique est similaire au paramètre de température du recuit simulé, mais l'avantage du recuit quantique est qu'il peut modifier l'amplitude en parallèle dans tous les états.
Le champ tunnel en mécanique quantique est essentiellement un terme d'énergie cinétique d'énergie potentielle. Dans certaines barrières à potentiel élevé et mince, les perturbations thermiques ne seront pas en mesure de pousser efficacement le système à travers la barrière, mais l'effet tunnel quantique peut être efficace. La recherche montre que le recuit quantique peut présenter une efficacité plus élevée dans ces circonstances.
Afin de promouvoir le développement de cette technologie, D-Wave Systems a lancé la première machine commerciale de recuit quantique, D-Wave One, en 2011, marquant une nouvelle étape dans la commercialisation de l'informatique quantique. Par la suite, avec les progrès de la technologie, D-Wave a continué à mettre à jour ses équipements et a lancé des ordinateurs quantiques plus puissants dédiés à la résolution de problèmes pratiques d’optimisation.
La recherche montre que D-Wave 2X peut améliorer les performances 100 000 000 fois par rapport aux méthodes de recuit simulé et de Monte Carlo quantique lorsqu'il s'agit de problèmes d'optimisation difficiles.
Cependant, bien que la technologie de recuit quantique de D-Wave soit passionnante, certaines études montrent que son efficacité réelle nécessite encore des tests plus approfondis. Par exemple, dans une étude, les chercheurs ont découvert que les plaquettes D-Wave ne présentaient aucun signe d’accélération quantique, ce qui posait des défis pour le développement futur de l’informatique quantique.
Dans les dernières recherches, les scientifiques travaillent dur pour résoudre le problème de « l'accélération quantique » afin de déterminer dans quelles circonstances les ordinateurs quantiques peuvent surpasser les ordinateurs traditionnels. À mesure que les recherches se multiplient, de nouvelles classes de problèmes sont explorées, par exemple s'il existe des problèmes d'optimisation non traditionnels pouvant être résolus à l'aide de l'informatique quantique.
Face à l'évolution rapide de la technologie, le potentiel du recuit quantique est toujours exploré et discuté. Nous pouvons nous attendre à ce qu’avec le développement futur de la technologie informatique, le recuit quantique nous offre de nouvelles perspectives et méthodes pour résoudre des problèmes plus complexes.
À mesure que nous en apprenons davantage sur le recuit quantique, comment cette technologie va-t-elle changer notre compréhension et nos solutions aux problèmes informatiques ?
