航空航天巨头罗尔斯·罗伊斯采用“混合方法”研究量子计算

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航空航天巨头罗尔斯·罗伊斯（Rolls-Royce）将与以色列量子计算软件初创公司Classiq，合作开发一种混合量子计算方法，将算法的一部分放在量子计算机上运行，另一部分在经典计算机上运行，这将加快测试速度。该公司表示，混合计算方法不太可能在10年内成为日常工作的一部分，但“立即投入算法研发至关重要”。

罗尔斯·罗伊斯表示，量子计算机至少在五年甚至更长时间内都不会用于工业制造。（图源：Wroblewski/Shutterstock）

罗尔斯·罗伊斯表示将与Classiq保持长期合作，致力于模拟和求解流体动力学的算法，确保当量子计算机真正展露计算优势时，即运行相同方程比最快的超级计算机更快时，他们已在算法和应用上准备妥当。

这些算法将涵盖计算流体动力学（CFD），它处理流体和气体的大量繁重而复杂的数值模拟。计算流体动力学是改进先进设备设计的关键，可以通过优化空气动力学和热力学计算来实现这一目标。

量子计算中用于涵盖流体动力学的一种算法是HHL算法，它可以非常快速地求解一组线性方程。主要优点之一是它可以在混合环境中使用，开发人员可以用Python编写代码并向经典——量子计算机发送指令。部署HHL方程并将其应用于流体动力学，可以由经典超级计算机求解方程的非线性部分，然后将线性部分交给QPU，它可以显著完成执行任务。

计算流体动力学（CFD）（图源：网络）

“混合方法”可能持续多年

罗尔斯·罗伊斯的量子计算首席工程师Leigh Lapworth表示，这种混合方法可能是企业应用量子计算优势的最常见模式，这表明超级计算机集群可以将量子处理单元（QPU）集成进来。

“最初肯定先用混合经典量子算法，”他补充说，“同时使用超级计算机与量子计算机进行算法研发”。

虽然围绕量子计算的大部分讨论都集中在如何实现量子霸权，即探索量子机器能大大超越经典超级计算机的场景。但Lapworth认为，量子计算的实际落地应用将是一种混合方法。他使用非常大的参数矩阵举例，“我们最烦制作模拟喷气发动机之类的东西，”他解释说，“在未来十年，不会说某台专门用于航空发动机的量子计算机取得成功，这将是一种经典与量子混合渐进的过程。

罗尔斯·罗伊斯将如何使用量子计算

为了达到可以跨量子和经典机器进行工作的目标，需要一个抽象层来简化量子计算机的编写过程，并允许同种算法在不同的硬件上运行。Classiq的CEO兼创始人Nir Minerbi表示：“这就是Classiq与罗尔斯·罗伊斯合作的解决方案。”

以色列量子计算软件初创公司Classiq（图源：网络）

他说，Classiq将提供与硬件无关的量子优化电路，这将使它们未来能部署在不同的量子计算平台上。

Minerbi的目标是使一切尽可能抽象化，该公司将对微观粒子的底层操作隐藏在量子计算机内部，创建了一个系统来尽可能地管理和自动化该过程，以便算法层可以独立于硬件，在混合环境中运行。

Lapworth表示，量子计算将不断改进和完善设计模拟，在帮助罗尔斯·罗伊斯实现净零排放方面发挥重要作用。“量子计算机的潜力不容忽视，它将大幅减少模拟运行时间，我们今天所做的工作就是为了确保我们有能力在量子优势到来时从中受益。”他说。

为这一点做好准备需要时间。Lapworth认为，当今的公司需要对这项技术进行投资，因为开发合适的算法，并在大型组织内应用新工作方式和系统可能需要数年时间。“从行业的角度来看，这是时间的问题，”他说，“而不是还需要质疑量子计算机什么时候比经典计算机更快？它能让我们更快地进行设计吗？”

他预计在5到10年内，量子计算机将足够可靠，那时可以进行认真评估。“从评估到工程师们可以在业务中使用的工具，这是发展的一大步，”他说。“开发算法和应用程序是真正的价值体现，因为我们接触算法和应用程序比硬件长得多。我们需要程序足够稳定，因为他们用于工业应用所需的时间远远超过硬件开发所需的时间。

企业必须发展量子专业知识

整个工业领域都在陆续采用量子计算，多家企业开始尝试这项技术。例如，汽车行业一直是“弄潮儿”：宝马，福特和大众等公司都建立了量子项目。

Minerbi表示，到目前为止，他的团队已经总结出企业内部采用量子技术的三个阶段。“第一个是接触量子，”他说。首先需要建立一些非常早期的团队，他们将了解各种可能性，可能对量子软件和量子云有一些实践经验。

“第二阶段是我们所说的量子就绪，企业有自己的用例，知道如何运行它们，可以独立操作，不受外部服务商的制约。还拥有自己的软件堆栈，并可以云访问，准备完成。

Minerbi说，第三阶段尚未到来，但将是企业准备扩大技术规模的时候。他补充说，多家提前采用量子计算的企业已经开始了五年计划，但在他们能显著感受到该技术的影响之前，还有很多工作要做。”摩根大通，戴姆勒，埃克森美孚等这些团队已经工作了五年，还在加速研发，因为还有很多工作要做，”他说。“我认为在未来三年内，量子计算还不会改变我们的世界。但它终将为企业带来价值，这很重要。

他补充说：“当我们拥有容错量子计算机时——这些计算机可能由IBM，Google和其他公司建造——它将在十年内就绪，到那时情况将大不相同。

文章参考链接：

https://techmonitor.ai/technology/emerging-technology/rolls-royce-quantum-computing-classiq

编译：王珩

编辑：慕一