過去三年，全球“緊張”的大環(huán)境因素直接暴露出全球供應(yīng)鏈的脆弱。但桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室對(duì)量子計(jì)算的新研究表明，編程技術(shù)可以幫助解決大規(guī)模的量子優(yōu)化問題，從而幫助世界克服供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)，并在未來動(dòng)蕩時(shí)期保障全球安全。

桑迪亞的科學(xué)家Alicia Magann領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)了一種在量子計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)程序的新方法。她和她的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，當(dāng)量子技術(shù)變得更加成熟時(shí)，可以更好的解決未來的大規(guī)模配置優(yōu)化問題。

她指出：“在短時(shí)間內(nèi)重新配置供應(yīng)鏈非常困難，這限制了全球貿(mào)易的靈活性?！倍鴥?yōu)化算法可幫助行業(yè)執(zhí)行協(xié)調(diào)卡車運(yùn)輸路線或管理金融資產(chǎn)等任務(wù)。這些問題通常很難解決，隨著變量的增加，找到好的解決方案變得更加困難。

解決復(fù)雜優(yōu)化問題的長(zhǎng)期解決方案之一是使用量子計(jì)算機(jī)。量子計(jì)算能以比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)快1億倍的速度解決問題，從而顯著地全面加快優(yōu)化過程。但構(gòu)建量子計(jì)算技術(shù)只是挑戰(zhàn)之一，Magann表示：“還有一個(gè)問題：一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)——我該如何實(shí)施編程？該如何使用它？”

正如IBM在一篇論文中解釋，供應(yīng)鏈和物流專業(yè)人員在過去幾年中捉襟見肘——從勞動(dòng)力短缺到極端天氣，再到疫情引發(fā)的供需變化——物流復(fù)雜性呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。世界各地的研究人員正在積極開發(fā)算法，以對(duì)未來技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模優(yōu)化，從而幫助各行業(yè)更有效地管理有限的資源，并在面對(duì)勞動(dòng)力市場(chǎng)、原材料供應(yīng)或其他物流的快速變化時(shí)更快地調(diào)整運(yùn)營(yíng)。

“解決這種復(fù)雜性需要更開闊的視角，”IBM認(rèn)為?！盎谕矀}、功能特性甚至企業(yè)經(jīng)營(yíng)范圍的優(yōu)化無法為供應(yīng)鏈和物流挑戰(zhàn)提供解決方案。相反，企業(yè)需要供應(yīng)鏈優(yōu)化，他們需要量子物流。”

桑迪亞項(xiàng)目的首席研究員Mohan Sarovar指出：“提出量子算法非常困難。除了量子計(jì)算非常不直觀之外，其中一個(gè)重要原因是我們很少有開發(fā)量子算法的通用框架?！钡鶕?jù)他們的研究，桑迪亞研究團(tuán)隊(duì)成功地大大降低了經(jīng)典計(jì)算的作用。使用新框架FALQON（基于反饋的量子優(yōu)化算法），經(jīng)典計(jì)算機(jī)不會(huì)進(jìn)行任何優(yōu)化，它只需要進(jìn)行基本的計(jì)算，而讓量子計(jì)算機(jī)完成所有繁重的工作，并理論上允許它處理更復(fù)雜的問題，比如當(dāng)一個(gè)主要港口突然關(guān)閉時(shí)，如何有效地改變船隊(duì)的路線。

“在我運(yùn)行算法的第一層后，我測(cè)量量子比特并從中獲取一些信息，”Magann說。“我將這些信息反饋給我的算法，并用它來定義第二層。然后我運(yùn)行第二層，再次測(cè)量量子比特，將這些信息反饋給第三層，依此類推。”

在量子計(jì)算機(jī)變得更強(qiáng)大之前，該框架在很大程度上是一種理論工具，只能在經(jīng)典計(jì)算機(jī)已經(jīng)可以解決的問題上進(jìn)行測(cè)試。然而，桑迪亞研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，該框架已經(jīng)顯示出為未來的中大型量子計(jì)算機(jī)制定有用算法的巨大潛力。

編譯：穎茜

編輯：慕一