Language
Country/Area
No result found
A arma secreta do recozimento quântico: o princípio mágico que supera o recozimento clássico!
Muitos cientistas e engenheiros enfrentam desafios difíceis na busca por soluções ideais. Os algoritmos de recozimento clássicos ajudaram as pessoas a resolver muitos problemas complexos de otimização, mas com o aumento dos requisitos de computação, a computação quântica parece fornecer uma solução totalmente nova para esse problema. O recozimento quântico é um processo de otimização baseado nos princípios da mecânica quântica, que visa encontrar o mínimo global de uma determinada função objetivo, e tem demonstrado sua superioridade em diversos campos.
O recozimento quântico foi proposto pela primeira vez por B. Apolloni e colegas em 1988. Após vários desenvolvimentos, sua forma abrangente foi proposta por T. Kadowaki e H. Nishimori em 1998. Ele explora os efeitos de superposição e tunelamento da mecânica quântica para permitir testes quânticos paralelos do sistema entre todos os estados possíveis.
O recozimento quântico começa no estado de superposição total da mecânica quântica, evolui através da equação de Schrödinger orientada pelo tempo e usa o fenômeno de tunelamento quântico para saltar do mínimo local.
Comparado com o recozimento simulado clássico, o recozimento quântico tem uma vantagem fundamental: a intensidade do campo do túnel faz com que a evolução do sistema não dependa mais apenas da distribuição de energia do estado atual, mas possa ser transferida aleatoriamente através do túnel. Isso permite que o recozimento quântico supere o recozimento simulado em alguns problemas, especialmente ao lidar com problemas de otimização combinatória com muitos mínimos locais.
A intensidade do campo de túnel do recozimento quântico é semelhante ao parâmetro de temperatura no recozimento simulado, mas a vantagem do recozimento quântico é que ele pode alterar a amplitude em paralelo em todos os estados.
O campo de túnel na mecânica quântica é basicamente um termo de energia cinética de energia potencial. Em algumas barreiras de potencial altas e finas, as perturbações térmicas não serão capazes de empurrar efetivamente o sistema através da barreira, mas o tunelamento quântico pode ser eficaz. A pesquisa mostra que o recozimento quântico pode apresentar maior eficiência nessas circunstâncias.
Para promover o desenvolvimento desta tecnologia, a D-Wave Systems lançou a primeira máquina comercial de recozimento quântico, D-Wave One, em 2011, marcando uma nova etapa na comercialização da computação quântica. Posteriormente, com o avanço da tecnologia, a D-Wave continuou a atualizar seus equipamentos e lançou computadores quânticos mais potentes, dedicados a resolver problemas práticos de otimização.
A pesquisa mostra que o D-Wave 2X pode melhorar o desempenho em 100 milhões de vezes em comparação com o recozimento simulado e os métodos quânticos de Monte Carlo ao lidar com problemas difíceis de otimização.
No entanto, embora a tecnologia de recozimento quântico da D-Wave seja empolgante, alguns estudos mostram que sua eficácia real ainda precisa de mais testes. Por exemplo, num estudo, os investigadores descobriram que as bolachas D-Wave não exibiam quaisquer sinais de aceleração quântica, colocando desafios para o desenvolvimento futuro da computação quântica.
Nas pesquisas mais recentes, os cientistas estão trabalhando duro para resolver o problema da "aceleração quântica" para determinar em que circunstâncias os computadores quânticos podem superar os computadores tradicionais. À medida que mais pesquisas são realizadas, novas classes de problemas estão sendo exploradas, como por exemplo se existem problemas de otimização não tradicionais adequados para serem resolvidos usando a computação quântica.
Diante da rápida mudança tecnológica, o potencial do recozimento quântico ainda está sendo explorado e discutido. Podemos esperar que, com o desenvolvimento da tecnologia de computação no futuro, o recozimento quântico nos forneça novas perspectivas e métodos para resolver problemas mais complexos.
À medida que aprendemos mais sobre recozimento quântico, como essa tecnologia mudará nossa compreensão e soluções para problemas de computação?
