微型量子计算机解决了真正的物流优化问题

量子计算机路径规划优化

瑞典查尔默斯理工大学(Chalmers University of Technology)的研究人员现在已经证明,他们可以用自己的小型但功能良好的量子计算机解决实际物流问题的一小部分。信誉:日元斯特兰克斯/查尔莫斯理工大学(照片蒙太奇)

研究人员research-intensive university located in Gothenburg, Sweden that was founded in 1829 following a donation by William Chalmers, a director of the Swedish East India Company. It focuses on technology, science, architecture, and shipping." class="glossaryLink ">查尔默斯理工大学瑞典现在已经表明,他们可以用他们的小而且充分运行的量子计算机解决真正的物流问题的一小部分。

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,完全无用的任务。下一个里程碑是让他们做有用的事情。瑞典查尔默斯理工大学(Chalmers University of Technology)的研究人员现在已经证明,他们可以用自己的小型但功能良好的量子计算机解决实际物流问题的一小部分。

近年来,建造量子计算机的兴趣得到了相当大的发展势头,世界上许多地方都在进行着狂热的工作。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任务的速度远快于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——之所以选择它,是因为它被认为对量子计算机来说很容易解决,而对传统计算机来说却非常困难。

因此,重要的任务现在可以找到超出普通计算机范围的有用,相关问题,但是哪种相对较小的量子计算机可以解决。

Chalmers量子电脑低温恒温器

低温器在冷却瑞典量子计算机。资料来源:约翰·博德尔/查默斯理工大学

“我们希望确保我们正在开发的量子计算机能够帮助尽早解决相关问题。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(Giulia Ferrini)说。他是查尔默斯科技大学(Chalmers University of Technology)量子计算机项目的负责人之一,该项目始于2018年。

Giulia Ferrini和Göran Johansson一起领导了这项理论研究。最近,Chalmers的一个研究团队,包括航空物流公司Jeppesen的一名工业博士生,展示了量子计算机可以解决航空工业的一个实际问题。

在两个量子位上证明了算法

所有的航空公司都面临着航班安排问题。例如,为每架飞机分配不同的航线就是一个优化问题,随着航线和飞机数量的增加,这个问题的规模和复杂性会迅速增长。

研究人员希望量子计算机最终能比现在的计算机更好地处理这类问题。量子计算机的基本构造块——量子位——是基于与今天计算机的构造块完全不同的原理,允许它们用相对较少的量子位处理大量的信息。

会Ferrini

“QAOA算法有潜力在大范围内解决这类路线规划问题,”查尔默斯理工大学应用量子物理学助理教授朱利亚·费里尼(Giulia Ferrini)说。资料来源:约翰·博德尔/查默斯理工大学

然而,由于它们的结构和功能不同,量子计算机必须以不同于传统计算机的方式编程。一个被提出的算法,被认为是有用的早期量子计算机是所谓的量子近似优化算法(QAOA)。

Chalmers Research团队现在已经成功地在其量子计算机上执行了所述算法 - 一个具有两个Qubits的处理器 - 并且他们表明它可以成功地解决将飞机分配给路线的问题。在第一次演示中,结果可以很容易地验证,因为比例非常小 - 它涉及两个飞机。

可操控多架飞机

通过这一壮举,研究人员首次证明了QAOA算法可以在实践中解决飞机分配航线的问题。他们还比之前的任何人都多运行了一个关卡的算法,这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。我们仍然有少数Qubits,但他们工作得很好。我们的计划是首先让一切都在缩放之前,在扩大之前,“负责实验设计的高级研究人员Jonas Bandlander”在Chalmers建造一台量子计算机的领导者之一,“Jonas Badlander表示。”

研究团队中的理论学家还模拟了278架飞机的相同优化问题,这将需要一台拥有25个量子位元的量子计算机。

“随着我们的规模扩大,结果仍然很好。这表明QAOA算法有潜力在更大的范围内解决这类问题,”Giulia Ferrini说。

然而,要想超越当今最好的电脑,需要更大的设备。查尔默斯的研究人员已经开始扩大规模,目前正在研究5个量子比特。该计划是到2021年至少达到20个量子位,同时保持高质量。

这项研究结果发表在杂志的两篇文章上应用物理评论

引用:

“改进的成功概率与更大的电路深度的量子近似优化算法”,由Andreas Bengtsson, Pontus Vikstål, Christopher Warren, Marika Svensson, Xiu Gu, Anton Frisk Kockum, Philip Krantz, Christian Križan, Daryoush Shiri, ada - maria Svensson, Giovanna Tancredi, Göran Johansson, Per Delsing, Giulia Ferrini和Jonas Bylander, 2020年9月3日,应用物理评论
DOI: 10.1103 / PhysRevApplied.14.034010

“将量子近似优化算法应用于尾部分配问题”,由Pontus Vikstål, Mattias Grönkvist, Marika Svensson, Martin Andersson, Göran Johansson和Giulia Ferrini, 2020年9月3日,应用物理评论
DOI: 10.1103 / PhysRevApplied.14.034009

更多详情:瑞典对量子计算机的探索
这项研究是瓦伦堡量子技术中心(WACQT)的一部分。瓦伦堡量子技术中心是一个为期12年、耗资10亿美元的项目,主要有两个目的:一是发展瑞典人在量子技术方面的专长,二是建立一台至少拥有100个量子比特的有用的量子计算机。该研究中心主要由克努特和爱丽丝·瓦伦堡基金会资助。

4评论论“微型量子计算机解决真实物流优化问题”

  1. 而美国有多少量子计算机?我们怎么知道?这是政府想让我们都知道的事吗?当你读这篇文章的时候,我们正处于一场将军6号的战争中。它不会随着时间的推移而减慢或停止。

  2. 真正的问题就问如果电脑是由人类然后用窗帘被编程来执行任务的数据量需要完成,那么为什么一个相信我们的程序只有选择的数据量来执行我们的义务相信我们是人类。那些政府相信他们有控制和权力,因为时间会证明他们没有任何控制或权力,因为他们正在为一个已经规划好的总体规划做他们需要做的,哪个是为了更大的利益

  3. 吉姆。这是旁观者的眼睛,这就是新冠肺炎患者的神秘和痛苦所在。
    难道我们不应该回到过去,确保每个人都有吃的,有休息的地方,最终上帝还是会有另一个充满同情的耳朵来感受我们的悔恨

留下你的评论

邮箱地址可选。如果提供,您的电子邮件将不会被发布或共享。