羅切斯特大學的專家將開發(fā)受量子啟發(fā)的求解器系統(tǒng)，以解決軍事任務(wù)中的實際問題。

美國軍事研究人員需要使用量子啟發(fā)求解器系統(tǒng)的量子計算技術(shù)，將高性能計算性能提高至少兩個數(shù)量級的新方法。于是，他們從紐約的羅切斯特大學找到了解決方案。美國國防高級研究計劃局 (DARPA) 的官員上周五宣布與羅切斯特大學簽訂一份價值 160 萬美元的合同，用于量子啟發(fā)經(jīng)典計算 (QuICC) 項目。

量子計算利用量子力學現(xiàn)象在計算方面實現(xiàn)了巨大飛躍，以解決某些問題。羅切斯特大學的專家將開發(fā)受量子啟發(fā)的求解器系統(tǒng)，為軍事任務(wù)解決實際問題。受量子啟發(fā)的求解器是混合的：它們是經(jīng)典的混合信號系統(tǒng)，由模擬硬件和數(shù)字邏輯組成。模擬硬件通常模擬相互作用的動態(tài)系統(tǒng)，數(shù)字邏輯處理模擬結(jié)果以獲得高質(zhì)量的解決方案。

這一項目的目標是交付可以將中間問題規(guī)模的計算效率提高至少 50 倍的系統(tǒng)原型，并展示將任務(wù)規(guī)模問題的效率提高至少500倍的可行性。QuICC計劃將側(cè)重于經(jīng)典混合信號系統(tǒng)；全數(shù)字求解器或量子計算不是該程序的一部分。

美國國防部 (DOD) 的許多任務(wù)都受到可用計算資源的限制。量子計算可能是一種潛在的解決方案，但目前量子計算還難以滿足軍事應(yīng)用對于尺寸、重量和功率等部署環(huán)境限制的要求。

對量子計算的詳細分析催生了新的算法和硬件，同時與全數(shù)字計算相比具有顯著優(yōu)勢。這就是受量子啟發(fā)的求解器可能派上用場的地方。受量子啟發(fā)的模擬硬件通常模擬相互作用的動態(tài)系統(tǒng)，如磁自旋等，而數(shù)字邏輯則負責處理結(jié)果。

專家預(yù)測，受量子啟發(fā)的原型機的性能可能比傳統(tǒng)計算機和量子計算機高出 10,000 倍，已經(jīng)在非軍事需求的典型小問題上得到了證明。

羅徹斯特大學專家指出：量子啟發(fā)經(jīng)典計算的一個關(guān)鍵指標是計算效率。為了克服計算規(guī)模擴展的問題，該計劃選擇了用算法和模擬硬件協(xié)同設(shè)計的解決方案，并開發(fā)了針對布爾可滿足性 (SAT)、最大似然估計(MLE)、最大故障最小基數(shù)采樣 (MFMC)、混合整數(shù)線性規(guī)劃 (MILP)等數(shù)學問題的基準測試應(yīng)用程序。

量子啟發(fā)經(jīng)典計算QuICC項目包括兩個技術(shù)領(lǐng)域：求解器協(xié)同設(shè)計和任務(wù)相關(guān)基準測試；和模擬硬件原型制作。未來該項目還將解決以下三個方面的技術(shù)難題：將模擬硬件優(yōu)勢擴展到任務(wù)相關(guān)問題；限制計算規(guī)模隨著問題規(guī)模的增長；在原型系統(tǒng)規(guī)模上實現(xiàn)預(yù)測基準。

量子啟發(fā)經(jīng)典計算QuICC項目計劃為期五年，第一階段為兩年，第二階段為18個月，第三階段為18個月（可選）。隨著這一計劃的實施，將推動量子啟發(fā)求解器技術(shù)的擴展，逐步解決與任務(wù)相關(guān)的問題和規(guī)模。整個項目在其持續(xù)期間可能花費高達 5800 萬美元，因此可能會有額外的DARPA合同。

編譯：王珩

編輯：慕一