AQUA@home (Adiabatic QUantum Algorithms at home) — проект добровольных вычислений канадской компании D-Wave Systems Inc, работающего на платформе BOINC. Цель проекта — спрогнозировать эффективность сверхпроводимого адиабатического квантового компьютера на целый ряд проблем, начиная от материаловедения до машинного обучения. Разрабатываются и анализируются алгоритмы квантовых вычислений, используя квантовый метод Монте-Карло.

Хронология создания компьютеров

В 2007 году компания D-Wave впервые продемонстрировала 16-кубитный квантовый процессор Orion. Его чип выполнен из ниобия, который охлаждается в жидком гелии до температуры близкой к абсолютному нулю. Поэтому компьютер и называют адиабатическим, так как при таком охлаждении возникают условия, когда система не получает и не отдает тепло. При этом 16 металлических дорожек из ниобия, расположенные на кремниевой подложке и разделенные изолятором, начинают пропускать электрический ток по часовой стрелке, против неё или в обоих направлениях. Таким образом, выполняется главное условие квантовых вычислений — суперпозиция двух состояний в квантовом бите информации (кубите). Вся информация хранится в виде направлений течения тока по металлическим петлям и переходам. Позже, в 2008 году, компания представила 28-кубитный квантовый процессор Leda с усовершенствованной технологией связи между кубитами. В 2011 году компания заявила о подписании контракта с американской компанией — Lockheed Martin (основной подрядчик министерства обороны США по производству вооружений), на поставку 128-ми кубитного компьютера D-Wave One^{[источник не указан 441 день]}. Стоимость контракта — 10 млн долларов США. Таким образом, D-Wave One стал первой в истории человечества коммерческой моделью квантового компьютера^{[источник не указан 441 день]}. 23 августа 2011 года администрация проекта опубликовала новость о прекращении деятельности^[1].

Единицы измерения информации в квантовых компьютерах

В отличие от привычной единицы информации — бит, который может принимать только одно из двух возможных значений — или «0», или «1», кубит в соответствии с принципом неопределенности квантовой механики, может находиться в суперпозиции — одновременно в состоянии и «0», и «1». Поэтому квантовое вычислительное устройство размером L кубит может выполнять параллельно операций: если квантовый процессор Orion мог выполнять параллельно =65 536 операций, то процессор Leda — уже = 268 435 456. Останавливаться на достигнутом в D-Wave не собираются — на очереди квантовые компьютеры с 512 и 1024 кубитами. Это открывает фантастические возможности для вычислений.

Применение квантовых компьютеров

Пока варианты использования квантовых компьютеров D-Wave ограничены возможностями вычислительных алгоритмов, для развития которых и предназначен проект AQUA@home. Но уже сейчас Orion с успехом справляется со сложнейшей задачей распознавания образов на фотографиях, играючи решает японскую головоломку Судоку, по заданным параметрам производит поиск молекул в химической базе данных. Наилучшим образом проявить себя квантовые компьютеры смогут в решении задач с большим числом переменных, требующих распараллеливания вычислений на множество потоков. Это задачи теории управления, оптимизации процессов, моделирования работы сложных физических, химических и биологических систем. Но прежде, чем все это заработает участникам AQUA@home предстоит сделать свой вклад в развитие адиабатического квантового алгоритма вычислений.

Статистика вычислений проекта

Данные на 10 июня 2011 года^[2]