如何充分利用國防和安全領(lǐng)域的資源并確保人員安全？快速準(zhǔn)確的決策至關(guān)重要。人類雖然是決策過程的重要參與者，但是快節(jié)奏的決策過程對人類來說變得越來越復(fù)雜。國防科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（Dstl）正在與PA Consulting合作，共同利用先進(jìn)的量子原理和人類決策的基本要素開發(fā)原型工具。

DSTL的使命是：通過開發(fā)和應(yīng)用新穎或創(chuàng)新的科學(xué)和技術(shù)，來提高英國實(shí)力。PA咨詢公司多年來一直與DSTL和國防部（MoD）合作，開發(fā)一系列新技術(shù)。

PA在運(yùn)營分析、決策數(shù)學(xué)、應(yīng)用物理學(xué)和量子計算技術(shù)方面擁有超前經(jīng)驗(yàn)，他們使用機(jī)器支持人類決策。PA提出的解決方案植根于經(jīng)典和量子計算技術(shù)的混合體，這些技術(shù)來源于金融領(lǐng)域的專家，應(yīng)用于國防事業(yè)。

PA由國防部的國防和安全加速器（DASA）資助，DASA負(fù)責(zé)尋找和資助可利用的創(chuàng)新方法，以服務(wù)未來更安全的政府組織。PA創(chuàng)建了原型工具，在遵從人類決策的基本要素條件下，有助于更快地做出更好的決策。

這些工具的未來發(fā)展將在很多方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，包括改善國防部的許多決策過程、降低風(fēng)險、優(yōu)化資源并最終使人們更安全。這項(xiàng)工作還有助于英國躋身實(shí)用量子算法開發(fā)的前沿隊(duì)伍。

Dstl的首席科學(xué)家Martyn Fletcher博士說：“他們提供了正確的方法，我們與PA咨詢公司合作，將量子計算置于軍事背景下，從量子和國防作戰(zhàn)應(yīng)用角度，評估量子計算的實(shí)際潛力?！?/p>

這項(xiàng)工作有：

1利用先進(jìn)的量子計算，做出更好、更快、對人類影響更大的運(yùn)營決策；

2在現(xiàn)實(shí)世界展示了量子計算在應(yīng)對當(dāng)今軍事行動挑戰(zhàn)方面的潛力；

3通過提供一種工具，使人們能夠快速探索并權(quán)衡決策過程中涉及的各種因素，從而提高決策質(zhì)量。

在復(fù)雜的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)更快的運(yùn)營決策

作為國防部的科學(xué)部門，Dstl的作用是：幫助國防部應(yīng)用科學(xué)和技術(shù)創(chuàng)新來加強(qiáng)國家的國防和安全。DSTL意識到在日益復(fù)雜的操作環(huán)境中提高決策質(zhì)量和速度的需求，因此它需要提供解決方案的顛覆性技術(shù)。

量子技術(shù)是一個快速成熟的數(shù)學(xué)、物理和工程領(lǐng)域。量子計算可以通過同時試驗(yàn)所有場景和結(jié)果來確定最佳行動方案，從而實(shí)現(xiàn)快速決策。使用傳統(tǒng)的計算工具無法做到這一點(diǎn)。

PA量子技術(shù)專家Paul Martin說：“我們要挖掘并發(fā)揮量子計算的潛力，無論在哪個市場領(lǐng)域，這種新的顛覆性技術(shù)都可以解決當(dāng)今的優(yōu)化和運(yùn)營挑戰(zhàn)。”

為了充分應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，必須在硬件和軟件方面進(jìn)行非常重大的改進(jìn)。PA與DSTL以及軍事最終用戶合作，努力利用量子計算來顯著改善當(dāng)今問題。PA提供了獨(dú)特的專業(yè)知識組合，將操作分析專業(yè)知識與物理學(xué)、數(shù)學(xué)和量子專業(yè)知識相結(jié)合。利用他們的經(jīng)驗(yàn)幫助金融服務(wù)行業(yè)做出快速又正確的決策。

要了解量子計算可以解決哪些挑戰(zhàn)，方法之一是測試和學(xué)習(xí)。PA與Dstl及其軍事顧問一起確定了22個可能的用例，并將其縮小到最初的兩個，并探索其可能性。

由此產(chǎn)生的創(chuàng)新是：經(jīng)典計算和量子計算解決方案的混合體，由亞馬遜的量子計算服務(wù)Amazon Braket托管。兩個選定的用例要解答兩個問題，第一：要確保彈性網(wǎng)絡(luò)，分配通信資源的最佳位置在哪里？第二：如何最好地利用有限的資源？這些問題的復(fù)雜性會迅速擴(kuò)展，很快超出人類或經(jīng)典計算的能力。

下一步是了解如何將國防部的操作編程到計算機(jī)中。量子計算軟件的成熟度可與1960年的經(jīng)典計算相媲美，這要求PA進(jìn)行不同的編程，并將問題定義轉(zhuǎn)換為量子計算機(jī)所需的數(shù)學(xué)公式。然后將這些指令中繼到云上的Braket服務(wù)，在當(dāng)今的硬件上運(yùn)行計算。結(jié)果是一個混合解決方案，其中的數(shù)據(jù)由經(jīng)典計算機(jī)制定和呈現(xiàn)，但使用量子技術(shù)進(jìn)行計算，充分利用兩種形式計算機(jī)的功能。

這種經(jīng)典與量子混合方法使MoD用戶能夠有效地探索權(quán)衡，得到多種可供選擇的解決方案。這提供了對良好決策至關(guān)重要的人類思維因素，使Dstl領(lǐng)導(dǎo)者能夠向他們的團(tuán)隊(duì)傳達(dá)他們做出決定的原因。

充分利用有限的資源

分配資源的問題已經(jīng)非常復(fù)雜，在不同的資源、不同的任務(wù)和適當(dāng)?shù)臅r機(jī)之間權(quán)衡，得到每個解決方案。這是一項(xiàng)需要計算和人類經(jīng)驗(yàn)相平衡的任務(wù)，今天的量子計算機(jī)使決策變得更好、更快。

巴勒斯坦權(quán)力機(jī)構(gòu)使國防規(guī)劃專家能夠快速確定一系列好的決策，然后利用他們的經(jīng)驗(yàn)，選擇最具彈性和操作適用性的決策。團(tuán)隊(duì)考慮的兩種情況可以應(yīng)用在很多方面，包括路由、時間表和模式發(fā)現(xiàn)，以及其他調(diào)度和資源分配任務(wù)。

PA與Dstl一起，正在助力國防部，共同發(fā)展量子技術(shù)。這項(xiàng)工作表明，當(dāng)今的含噪聲中等規(guī)模量子（NISQ）處理技術(shù)可以增強(qiáng)復(fù)雜的決策能力，助力關(guān)鍵決策路徑變得更好、更快。

DSTL將繼續(xù)進(jìn)一步投資量子計算解決方案和硬件。這項(xiàng)工作將有助于實(shí)際應(yīng)用，并進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用程序，最終通過更快地做出更好的決策，來節(jié)省時間和資金。這項(xiàng)工作也為英國成為國防以外領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者開辟了一個寶貴且具有戰(zhàn)略意義的機(jī)會。

Dstl高級研究員Stephen Till說：“PA探索的用例表明，即使使用當(dāng)今的NISQ處理器技術(shù)，也可以獲得量子優(yōu)勢。這是第一項(xiàng)證明使用NISQ計算機(jī)可以解決軍事重要問題的有效量子效應(yīng)的工作，這將吸引英國國防部和政府對量子信息處理的持續(xù)投資。隨著系統(tǒng)架構(gòu)和硬件的進(jìn)一步發(fā)展，量子信息處理將有助于解決國防部的許多重要挑戰(zhàn)，我們對此充滿信心。”

編譯：卉可

編輯：慕一