解决航空物流分配难题，量子电脑首次实际应用

瑞典查尔莫斯工学院（Chalmers University of Technology）的研究人员成功地展示使用量子计算机解决了一个实际问题。

量子电脑示意图。

在此之前人们听说的很多证明量子计算机优越性的研究，处理的是用现代计算机无法实现，但是用量子计算机可以处理的问题，然而这些任务没有什么实际意义，比如去年谷歌公司高调宣布的“量子至上”的实验。

在这样的里程碑之后，研究人员认为有必要使用量子计算机展示解决有实际意义任务的能力。

选择一个什么样的任务才合适，是这份研究关键的决定，它既要有一定的复杂度能够展示量子计算机的优越性，又是一个相对很小的量子计算机能够完成的。因为现在能造出的量子计算机规模都还很小。

“我们想看到我们正在开发的量子计算机，在开发的初期就能展示解决实际问题的能力。所以我们和商业公司紧密合作。”瑞典查尔莫斯工学院的理论物理学家、量子计算机项目的负责人之一费里尼（Giulia Ferrini）说。

他们选择了于航空物流公司杰普森（Jeppesen）合作，展示解决飞机调度的问题。任何航线都面临调度管理。比如，把哪一架飞机安排到哪一条航线才是最优化的计划，是航空业经典的计算难题。随着飞机和航线数量的增多，计算量呈指数级增加。

研究人员希望将来量子计算机能比现代计算机更轻松地解决这样的问题。

由于量子比特和现代计算机数位比特本质上的不同，量子计算机需要使用不一样的编程算法。现在研究主要使用的是量子近似优化算法（QAOA）。

研究人员称在他们的量子计算机上成功地执行了这个算法。他们的量子处理器只有2个量子比特，解决的问题只涉及2架飞机的调度。

主要研究者之一拜兰德（Jonas Bylander）说：“我们计划先展示小规模的计算机运行良好，之后再升级规模。”

他们的计算显示，能够调度278架飞机，需要有25个量子比特的量子处理器。

当然，要证明量子计算机解决这样的任务可以超过现代计算机，需要更大的设备。这个研究组计划在2021年造出至少有21个高质量量子比特的量子计算机。

这份研究近期发表在应用物理综合期刊Physical Review Applied上。