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電腦解決了一個實際問題。

在此之前人們聽說的很多證明量子電腦優越性的研究,處理的是用現代電腦無法實現,但是用量子電腦可以處理的問題,然而這些任務沒有甚麼實際意義,比如去年谷歌公司高調宣佈的「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電腦展示解決有實際意義任務的能力。

選擇一個甚麼樣的任務才合適,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電腦的優越性,又是一個相對很小的量子電腦能夠完成的。因為現在能造出的量子電腦規模都還很小。

「我們想看到我們正在開發的量子電腦,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、量子電腦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電腦能比現代電腦更輕鬆地解決這樣的問題。

由於量子比特和現代電腦數位比特本質上的不同,量子電腦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電腦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電腦運行良好,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,要證明量子電腦解決這樣的任務可以超過現代電腦,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電腦。

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