解決航空物流分配難題 量子電腦首次實際應用

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【大紀元2021年01月11日訊】(大紀元記者高文森編譯報導)瑞典查爾莫斯工學院(Chalmers University of Technology)的研究人員成功地展示使用量子計算機解決了一個實際問題。

在此之前人們聽說的很多證明量子計算機優越性的研究,處理的是用現代計算機無法實現,但是用量子計算機可以處理的問題,然而這些任務沒有什麼實際意義,比如去年谷歌公司高調宣布的「量子至上」的實驗。

在這樣的里程碑之後,研究人員認為有必要使用量子計算機展示解決有實際意義任務的能力。

選擇一個什麼樣的任務才合適,是這份研究關鍵的決定,它既要有一定的複雜度能夠展示量子計算機的優越性,又是一個相對很小的量子計算機能夠完成的。因為現在能造出的量子計算機規模都還很小。

「我們想看到我們正在開發的量子計算機,在開發的初期就能展示解決實際問題的能力。所以我們和商業公司緊密合作。」瑞典查爾莫斯工學院的理論物理學家、量子計算機項目的負責人之一費里尼(Giulia Ferrini)說。

他們選擇了於航空物流公司傑普森(Jeppesen)合作,展示解決飛機調度的問題。任何航線都面臨調度管理。比如,把哪一架飛機安排到哪一條航線才是最優化的計劃,是航空業經典的計算難題。隨著飛機和航線數量的增多,計算量呈指數級增加。

研究人員希望將來量子計算機能比現代計算機更輕鬆地解決這樣的問題。

由於量子比特和現代計算機數位比特本質上的不同,量子計算機需要使用不一樣的編程算法。現在研究主要使用的是量子近似優化算法(QAOA)。

研究人員稱在他們的量子計算機上成功地執行了這個算法。他們的量子處理器只有2個量子比特,解決的問題只涉及2架飛機的調度。

主要研究者之一拜蘭德(Jonas Bylander)說:「我們計劃先展示小規模的計算機運行良好,之後再升級規模。」

他們的計算顯示,能夠調度278架飛機,需要有25個量子比特的量子處理器。

當然,要證明量子計算機解決這樣的任務可以超過現代計算機,需要更大的設備。這個研究組計劃在2021年造出至少有21個高質量量子比特的量子計算機。

這份研究近期發表在應用物理綜合期刊Physical Review Applied上。◇#

責任編輯:葉紫微

 

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