英國劍橋, 2021年7月22日 /美通社/ -- 在一項可能開創(chuàng)新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)中，劍橋量子 (CQ) 科學(xué)家們開發(fā)了一種新的算法，以解決企業(yè)和行業(yè)中普遍存在的如旅行銷售員、車輛路徑或作業(yè)車間調(diào)度等組合優(yōu)化問題，使用了近期量子計算機。

像這樣的數(shù)學(xué)難題處于現(xiàn)實世界中諸如設(shè)計制造流程、灌裝運輸卡車或規(guī)劃噴氣式客機航線等眾多優(yōu)化挑戰(zhàn)的核心。隨著現(xiàn)代全球企業(yè)的自動化水平逐年提高，即使在最強大的傳統(tǒng)計算機上運行的優(yōu)化算法也不得不以準(zhǔn)確度換取速度。

在預(yù)印庫arXiv上發(fā)表的這篇論文中，CQ的科學(xué)家們引入了濾波變分量子特征求解器 (F-VQE)，以使組合優(yōu)化更有效。采用Honeywell System Model H1量子計算機的這種新方法，優(yōu)于現(xiàn)有的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”算法：如量子近似優(yōu)化算法 (QAOQ) 和原來的變分量子特征求解器 (VQE)，使一個好的解決方案速度得到10至100倍的跨越。

這篇論文由CQ的研究團隊撰寫，其中包括Michael Lubasch博士、David Amaro博士、Carlo Modica博士、Matthias Rosenkranz博士和Marcello Benedetti博士。這些科學(xué)家是CQ機器學(xué)習(xí)和量子算法團隊的成員，該團隊由 Mattia Fiorentini博士領(lǐng)導(dǎo)。

F-VQE采用了CQ于2020年9月在本論文中發(fā)布的一種方法，該方法展示了如何將量子電路解構(gòu)為較小的電路，并使用較少的量子位運行而不會失去量子優(yōu)勢。因此，通過每次僅使用最多6硬件量子位解決了23量子位問題。CQ的科學(xué)家們還展示了這種新方法非常適合用于嘈雜中型量子 (NISQ) 時代的機器。這些進步擴大了當(dāng)今NISQ計算機所能觸及的優(yōu)化問題的規(guī)模。

“我們的科學(xué)家們正在為當(dāng)今的量子計算機開發(fā)一系列可行的方法。我們希望企業(yè)和政府更快地為一般用途任務(wù)實現(xiàn)量子優(yōu)勢，我們與大型工業(yè)合作伙伴合作的經(jīng)驗有助于深入了解當(dāng)前從業(yè)人員的需求。“Fiorentini表示。“F-VQE相比以前的量子算法有獨特的優(yōu)勢：它能夠更快地找到出色的候選解決方案，并更高效地使用量子硬件。F-VQE可產(chǎn)生變革性影響，幫助解決企業(yè)和行業(yè)中以前難以解決的問題。”

CQ首席執(zhí)行官Ilyas Khan表示：“我們的科學(xué)家團隊不懈地致力于將傳統(tǒng)計算在現(xiàn)實世界中的限制和NISQ時代可獲得的量子優(yōu)勢之間的差距縮短。他們正在制定量子計算的新標(biāo)準(zhǔn)，他們的研究將激發(fā)進一步的快速進步。”

Honeywell Quantum Solutions總裁Tony Uttley表示：“這一項目說明了量子計算領(lǐng)域取得的令人興奮的進展。通過開發(fā)以更少的量子位完成更多工作的算法并在最好的硬件上運行，我們朝著解決現(xiàn)實世界問題的方向邁進了一大步，而且比預(yù)期的要快。”