英國(guó)劍橋, 2021年7月22日 /美通社/ -- 在一項(xiàng)可能開(kāi)創(chuàng)新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)中，劍橋量子 (CQ) 科學(xué)家們開(kāi)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(wèn)題，使用了近期量子計(jì)算機(jī)。
像這樣的數(shù)學(xué)難題處于現(xiàn)實(shí)世界中諸如設(shè)計(jì)制造流程、灌裝運(yùn)輸卡車或規(guī)劃噴氣式客機(jī)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(dòng)化水平逐年提高，即使在最強(qiáng)大的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)上運(yùn)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(kù)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(jì)算機(jī)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(lái)的變分量子特征求解器 (VQE)，使一個(gè)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(tuán)隊(duì)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(jī)器學(xué)習(xí)和量子算法團(tuán)隊(duì)的成員，該團(tuán)隊(duì)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(yùn)行而不會(huì)失去量子優(yōu)勢(shì)。因此，通過(guò)每次僅使用最多6硬件量子位解決了23量子位問(wèn)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(shí)代的機(jī)器。這些進(jìn)步擴(kuò)大了當(dāng)今NISQ計(jì)算機(jī)所能觸及的優(yōu)化問(wèn)題的規(guī)模。
“我們的科學(xué)家們正在為當(dāng)今的量子計(jì)算機(jī)開(kāi)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(shí)現(xiàn)量子優(yōu)勢(shì)，我們與大型工業(yè)合作伙伴合作的經(jīng)驗(yàn)有助于深入了解當(dāng)前從業(yè)人員的需求。“Fiorentini表示?！癋-VQE相比以前的量子算法有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：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(wèn)題?！?/p>
CQ首席執(zhí)行官Ilyas Khan表示：“我們的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)不懈地致力于將傳統(tǒng)計(jì)算在現(xiàn)實(shí)世界中的限制和NISQ時(shí)代可獲得的量子優(yōu)勢(shì)之間的差距縮短。他們正在制定量子計(jì)算的新標(biāo)準(zhǔn)，他們的研究將激發(fā)進(jìn)一步的快速進(jìn)步?！?/p>
Honeywell Quantum Solutions總裁Tony Uttley表示：“這一項(xiàng)目說(shuō)明了量子計(jì)算領(lǐng)域取得的令人興奮的進(jìn)展。通過(guò)開(kāi)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(yùn)行，我們朝著解決現(xiàn)實(shí)世界問(wèn)題的方向邁進(jìn)了一大步，而且比預(yù)期的要快?！?/p>
