Tamlin Magee 陳琳華

空中客車公司面臨的持續(xù)性挑戰(zhàn)為我們展示了將應(yīng)用科學(xué)中的學(xué)術(shù)性研究用于解決企業(yè)問題的潛在途徑。

空中客車公司正在尋求將量子計算領(lǐng)域中最優(yōu)秀的人才匯聚在一起，通過開展全年競賽的方式推動航空設(shè)計、優(yōu)化和建模工作。

競爭目標之一是找到量子計算可以在哪些領(lǐng)域超越傳統(tǒng)高性能計算（HPC）。挑戰(zhàn)分為五個方面，涉及飛機爬升優(yōu)化、計算流體動力學(xué)、構(gòu)建用于求解偏微分方程的量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、翼盒設(shè)計優(yōu)化和飛機載荷優(yōu)化。

量子計算機目前仍然處于起步階段，當(dāng)前的目標是延長量子比特（量子位）在開始惡化之前保持穩(wěn)定狀態(tài)的時長。這種高度不穩(wěn)定狀態(tài)可以維持的時間越長，量子計算機可有效執(zhí)行的功能就越多，甚至可提供比目前最先進的計算機更高的計算能力。

空中客車藍天研究實驗室負責(zé)人Thierry Botter博士表示，該公司多年來一直在航空領(lǐng)域測試量子計算，尤其是在去年通過風(fēng)險投資部門對QC Ware進行了投資。

他說：“我們對此保持著務(wù)實的態(tài)度。我們不會問‘今天它們是否可以實現(xiàn)？這樣的問題，而是關(guān)注是否有跡象表明未來量子計算機會具有優(yōu)勢，以及我們目前應(yīng)當(dāng)如何為未來做好準備?！彼€補充道，此次競賽還將被拓展，以“盡可能廣泛地”與量子計算社區(qū)合作。

“我們制定了如飛行物理學(xué)等許多與我們核心業(yè)務(wù)有關(guān)的問題，并向社區(qū)提出了挑戰(zhàn)，目的是幫助我們了解量子計算的前景、潛力以及如何利用這項新技術(shù)來解決其中的一些問題?！?/p>

Botter在3月份的采訪中表示，已有來自45個不同國家的350名參與者注冊報名參加競爭，這表明全球?qū)Υ硕加兄鴱娏业呐d趣。他說：“這將會讓我們在提交期結(jié)束時變得更加興奮?，F(xiàn)在我們還處于早期階段，個別團隊正在制作他們提交的作品和想法?！?/p>

起飛

雖然一次飛行當(dāng)中巡航階段保持的時間最長，同時航空公司認為這對于優(yōu)化燃料與時間至關(guān)重要，但是由于廉價航空公司的激烈競爭，短途飛行也變得越來越多，這意味著爬升和下降期間的燃料優(yōu)化對航空公司的盈收來說也變得非常關(guān)鍵。

Botter稱：“第一個問題陳述與飛機飛行的第一部分有關(guān)。這個問題不是關(guān)于從跑道到巡航高度，而是從飛行起點開始，相對靠近飛機的起飛點。我們希望繪制爬升曲線，從飛行的早期階段直到飛機達到巡航高度，因為我們希望優(yōu)化這一段飛行?！?/p>

優(yōu)化工作可以通過各種方式測量和計算，但是其核心是減少時間或燃料消耗或是兩者的組合，這是關(guān)鍵。

“我們能否優(yōu)化飛行的早期階段？這是個問題，”Botter說?！坝幸恍┙?jīng)典的方法可以解決這個問題，而且我們也知道這些方法，但這不是這個問題的重點，我們應(yīng)當(dāng)將自己放在未來并提出一個問題：量子計算機能否幫助我們找到可更好解決這一問題的方案？如果是這樣，那么我們將如何進行計算？為了獲得更好更優(yōu)的解決方案，我們還需要做些什么工作呢？”

提交方案的參與者被要求提供他們的流程及其方法的詳細信息，以及通過小規(guī)模模擬運行得出潛在性能的一些指標參數(shù)。這么做是為了即使實際運行問題的資源有限，空中客車公司和其他評委也能夠衡量出性能提升的程度。

在挑戰(zhàn)結(jié)束之后，空中客車希望直接與獲勝者合作，為他們提供昂貴的量子計算硬件，以便他們可以使用真正的量子技術(shù)來測試這些問題。

此外，Botter還表示，盡管近期的量子計算機不會像未來的誤差校正型量子計算機一樣強大，但它們“可能會帶來一些額外的優(yōu)勢”。

“問題是怎么使用以及應(yīng)用在哪里？我認為這是空中客車公司和眾多參與者需要完成的重要工作，找到那些需要量子計算機的關(guān)鍵性應(yīng)用程序，未來我們還將會進一步引入誤差校正型量子計算機?！?/p>

量子應(yīng)用

量子應(yīng)用中的很大一部分將采用在實驗室環(huán)境中已經(jīng)成熟并由專業(yè)學(xué)者推動的技術(shù)，然后將其應(yīng)用到現(xiàn)實世界當(dāng)中。

他說：“除了航空航天領(lǐng)域，從金融部門到能源部門再到運輸部門等等，許多其他部門也在關(guān)注量子計算能夠如何幫助自己。如何讓所有人都參與進來并測試學(xué)術(shù)研究實驗室的研發(fā)成果，這是量子應(yīng)用在全球面臨的一個巨大挑戰(zhàn)?！?/p>

從根本上說，Botter認為量子計算是一種潛在的改變游戲規(guī)則的技術(shù)，但前提是學(xué)術(shù)界和行業(yè)要進行合作。

“有盡可能多的參與者和盡可能多最終用戶的參與，將可改善和加速量子計算機的開發(fā)，讓其能夠更快地適用于所有應(yīng)用程序。這是非常罕見的情況，因為在這種情況中只有贏家。每個問題的計算都很困難，相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性，并且需要大量的計算。量子計算這種更好更先進的技術(shù)可以在計算方面提供幫助?！?/p>

衛(wèi)星視覺優(yōu)化也是量子大顯身手的一個領(lǐng)域（不過這超出了此次挑戰(zhàn)的范圍）?！敖裉煳覀冇幸粡堄稍S多地球觀測衛(wèi)星組成的觀測網(wǎng)。這些觀測衛(wèi)星在成像能力方面各有特色，并且位于各自的軌道上。我們想要實現(xiàn)的成像優(yōu)化是讓它們共同組成了一套成像設(shè)備，然后盡可能地將客戶的請求映射到這些設(shè)備當(dāng)中。