美國國防高級研究計劃局人員正在尋找符合要求的量子啟發(fā)求解器系統(tǒng)，該設備需要體積小、重量輕且效率足以解決現(xiàn)實軍事問題。

弗吉尼亞州阿靈頓的美國軍事研究人員正在要求工業(yè)界尋找量子啟發(fā)求解器系統(tǒng)，使用其量子計算系統(tǒng)尋找到能將高性能計算提高至少兩個數(shù)量級的方法。量子計算利用量子力學現(xiàn)象在計算上實現(xiàn)了巨大的飛躍，用以解決某些高性能計算問題。

位于弗吉尼亞州阿靈頓的美國國防高級研究計劃局 (DARPA) 的官員已為量子啟發(fā)式經(jīng)典計算 (QuICC) 計劃發(fā)出了一份招標書 (HR001121S0041)，該計劃價值5800 萬美元。

DARPA 研究人員正在尋找量子啟發(fā)求解器系統(tǒng)，來解決軍事任務的現(xiàn)實問題。受量子啟發(fā)的求解器是混合型的，它們是由模擬硬件和數(shù)字邏輯組成的經(jīng)典混合信號系統(tǒng)。

模擬硬件通常模擬相互作用的動態(tài)系統(tǒng)，數(shù)字邏輯通過對模擬結果的處理來獲得高質量的解決方案。

該計劃的目標是提供一種系統(tǒng)原型，可以提高中間問題的計算效率至少 50 倍，并具備將任務問題規(guī)模提高至少 500 倍的可行性。QuICC 計劃將專注于經(jīng)典的混合信號系統(tǒng)；全數(shù)字求解器和量子計算不是程序的一部分。

美國國防部 (DOD) 的許多任務都受到了可用計算資源的限制。量子計算可能是一個潛在的解決方案，但當下并沒有任何跡象表明量子計算對于尺寸、重量和功率 ( SWaP ) 都受限的軍事環(huán)境下是可行的。

DARPA 研究人員對量子計算的詳細分析催生了新的算法和硬件，與全數(shù)字經(jīng)典計算相比具有明顯優(yōu)勢。這些新的算法和硬件就是量子啟發(fā)求解器可能會派上用場的地方。

量子啟發(fā)模擬硬件通常模擬相互作用的動態(tài)系統(tǒng)，如自旋伊辛系統(tǒng)、數(shù)字邏輯處理模擬等。專家預測，這些量子啟發(fā)原型機的性能可能比經(jīng)典計算、甚至是邏輯門量子計算機高 10,000 倍，這一點已在某些軍事需要的典型小問題上得到證明。

QuICC 的一個關鍵指標是計算效率。為了進一步優(yōu)化系統(tǒng)的可擴展性，該程序尋求算法和模擬硬件協(xié)同設計的解決方案，并進行了布爾可滿足性 (SAT)、最大似然估計 (MLE)、最大故障最小基數(shù) (MFMC) 采樣、以及混合整數(shù)線性規(guī)劃 (MILP)等實際應用級別的基準測試。

QuICC 計劃包括兩個技術領域：一是求解器協(xié)同設計和任務相關的基準測試；二是模擬硬件原型。QuICC 計劃面臨三個技術挑戰(zhàn)：一、將模擬硬件的優(yōu)勢擴展到實際軍事應用中；二、限制相關問題的數(shù)值計算規(guī)模；三、在原型機系統(tǒng)級別上完成基準預測。

QuICC 計劃將逐步推進量子啟發(fā)求解器技術的進展，以解決與任務相關的問題。整個計劃為期五年，第一階段為兩年，第二階段為 18 個月，可選的第三階段也是 18 個月。

編譯：王少雙

編輯：王珩