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微松田春香型量子计算机解决真正的优化问题

物理学 2022-06-22 23:59:05

查尔莫斯理工大学 瑞典查尔莫斯理工大学的研究人员现在已经表明,他们可以用他们的小型但功能良好的量子计算机解决一小部分真正的物流问题

学分:Yen Strandqvist/Chalmers理工大学(用于照片蒙太奇) 量子计算机已经在解决某些任务方面超越了普通计算机——不幸的是,这些任务完全没有用

下一个里程碑是让他们做有用的事情

瑞典查尔莫斯理工大学的研究人员现在已经表明,他们可以用他们的小型但功能良好的量子计算机解决一小部分真正的物流问题

近年来,人们对制造量子计算机的兴趣有了相当大的增长,世界上许多地方正在进行狂热的工作

2019年,谷歌的研究团队取得了重大突破,他们的量子计算机解决问题的速度远远超过了世界上最好的超级计算机

缺点是,解决的任务没有任何实际用途——选择它是因为它被认为对量子计算机来说很容易解决,但对传统计算机来说非常困难

因此,现在一个重要的任务是找到有用的、相关的问题,这些问题超出了普通计算机的能力,但相对较小的量子计算机可以解决

“我们希望确保我们正在开发的量子计算机能够在早期帮助解决相关问题

因此,我们与工业公司密切合作,”理论物理学家朱利亚·费里尼说,她是查尔莫斯理工大学量子计算机项目的领导者之一,该项目始于2018年

当查尔莫斯的一组研究人员,包括航空物流公司杰佩森的一名工业博士生,最近表明量子计算机可以解决航空工业中的一个实际问题时,朱利亚·费里尼与戈兰·约翰逊一起领导了这项理论工作

所有的航空公司都面临着时间安排问题

例如,将单个飞机分配到不同的航线代表了一个优化问题,该问题随着航线和飞机数量的增加而在规模和复杂性上快速增长

研究人员希望量子计算机最终能比今天的计算机更好地处理这些问题

量子计算机的基本构件——量子位——基于与传统计算机完全不同的原理,允许它们用相对较少的量子位处理大量信息

低温恒温器冷却瑞典量子计算机

学分:约翰·博德尔/查尔莫斯理工大学 然而,由于它们的结构和功能,量子计算机与常规计算机有不同的编程要求

一种被认为在早期量子计算机上有用的算法是所谓的量子近似优化算法

查尔莫斯的研究小组现在已经在他们的量子计算机上成功地执行了这个算法——一个带有两个量子位的处理器——并表明它成功地解决了苏灿给飞机指定航线的问题

在第一次演示中,结果很容易验证,因为规模很小——它只涉及两架飞机

处理多架飞机的潜力 凭借这一壮举,研究人员首次展示了QAOA算法可以在实践中解决为飞机分配航线的问题

他们也比以前任何人都更进一步运行算法,这一成就需要非常好的硬件和精确的控制

“我们已经表明,我们有能力将相关问题映射到我们的量子处理器上

我们仍然有少量的量子位,但是它们工作得很好

负责实验设计的高级研究员乔纳斯·贝兰德是查尔莫斯量子计算机制造项目的领导者之一,他说:“我们的计划是,在扩大规模之前,首先要让所有东西在小规模上运行良好。”

研究小组中的理论家还模拟解决了多达278架飞机的相同优化问题,这将需要一台25量子位的量子计算机

“随着我们扩大规模,结果依然良好

这表明QAOA算法有潜力在更大的规模上解决这类问题,”朱利亚·费里尼说

然而,超越当今最好的计算机需要更大的设备

查尔莫斯的研究人员现在已经开始扩大规模,目前正在研究五个量子比特

计划是在2021年达到至少20个量子位,同时保持高质量

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