Quantum Annealing

Quantum Annealing ist ein eingeschränktes Modell des Quantencomputings, das speziell für Optimierungsprobleme statt für allgemeine Algorithmen gebaut ist. Ein Optimierungsproblem wird zunächst auf ein System von Qubits abgebildet, sodass dessen energieärmste Konfiguration (der Grundzustand) der besten Lösung entspricht. Die Qubits starten in einem leicht vorzubereitenden Zustand und werden langsam entwickelt, geleitet vom adiabatischen Theorem, das besagt, dass ein Quantensystem, das im Grundzustand startet, im Grundzustand bleibt, wenn die Entwicklung langsam genug erfolgt, hin zur Energielandschaft des Problems, sodass das Messen der Qubits am Ende eine energiearme, hoffentlich optimale Lösung ausliest. D-Wave ist der dominierende kommerzielle Anbieter von Quantum-Annealing-Hardware, mit Systemen über 5.000 Qubits, wobei Annealing-Qubits nicht direkt mit den Gate-Modell-Qubits von IBM, Google oder IonQ vergleichbar sind, da Annealer keine beliebigen Schaltkreise wie die von Grover oder Shor ausführen können. Ob Quanten-Annealer einen echten Geschwindigkeitsvorteil gegenüber den besten klassischen Optimierungsheuristiken bei praktischen Problemen bieten, bleibt tatsächlich umstritten und scheint stark von der jeweiligen Problemstruktur abzuhängen.