量子計算有哪些業(yè)務價值？如何幫助企業(yè)實現(xiàn)目標？

  ICC訊  量子計算是一種不斷發(fā)展的新技術，有望增強一系列業(yè)務操作?；陉P注自然界最小維度的量子力學(例如分子、原子和亞原子粒子)，量子計算機旨在為復雜的業(yè)務問題提供更快的解決方案。

  量子計算的基礎是一個被稱為“量子比特”的信息單位。與只有“0”或“1”數(shù)值的經(jīng)典比特不同的是，量子比特可以有介于“0”和“1”之間的任何形式，實現(xiàn)“疊加”。如果結合起來，多個量子比特就可以在同一時間產(chǎn)生許多結果。每增加一個量子比特，其搜索空間將會呈指數(shù)級增長。

  許多企業(yè)都在研究量子如何促進業(yè)務發(fā)展，并提供新的用例。比如Reply公司正在探索如何利用量子計算為物流、投資組合管理和故障檢測等領域提供更優(yōu)化的解決方案。

  量子計算可能帶來的業(yè)務價值

  Reply公司數(shù)據(jù)科學家、量子計算實踐負責人Johannes Oberreuter對于量子計算如何幫助企業(yè)實現(xiàn)目標進行了闡述和分析。

  首先，該公司發(fā)現(xiàn)第一件能帶來價值的事情是優(yōu)化問題。其中一個例子是‘旅行推銷員問題’，它在物流領域有很多應用，也需要考慮到復雜性和限制因素，比如在新冠疫情蔓延期間。

  在通常情況下，那些被發(fā)現(xiàn)過于復雜而無法在傳統(tǒng)硬件上優(yōu)化的問題，會通過一些啟發(fā)式方法來解決。通常，在該領域有經(jīng)驗的團隊或個人可以幫助解決這個問題，但他們還不知道現(xiàn)在是否有更好的解決方案。量子計算允許以一種類似于愿望清單的結構化方式來呈現(xiàn)問題，包含所有的業(yè)務復雜性。它們都被編碼到一個目標函數(shù)中，然后可以用結構化的方式求解。

  一些企業(yè)已經(jīng)使用了各種算法和方法試圖解決優(yōu)化問題。尋找具有目標函數(shù)的最優(yōu)解仍然是一個難以解決的問題，但在這里，量子計算機可以解決這個問題?！?

  不斷攀升的量子比特數(shù)

  Oberrenter表示，一旦量子計算機參與到問題解決過程中，就能真正找到最優(yōu)解決方案。雖然目前適用于此類問題的量子計算機現(xiàn)在有5000多個量子比特，但許多采用Reply公司服務的用戶經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，他們所遇到的問題需要16000～20000個變量，這需要在該領域取得更多進展。

  他表示，“可以通過近似來解決這個問題，我們一直在編寫一個程序來確定這個目標函數(shù)的近似解，我們已經(jīng)在通常所需的量子比特數(shù)之外進行了測試。該系統(tǒng)的設置防止運行時間呈指數(shù)級增長，從而使業(yè)務友好的運行時間縮短了幾秒鐘。雖然這降低了解決方案的質(zhì)量，但我們得到的結果比業(yè)務啟發(fā)方式提供的結果要好出10%～15%?！?

  通過概念驗證，Reply公司已經(jīng)能夠幫助客戶克服缺乏量子專業(yè)知識的挑戰(zhàn)。通過利用和積累該領域的經(jīng)驗，采用“齊心協(xié)力”的方法有助于闡明如何更有效地開發(fā)解決方案。

  量子機器學習

  在過去的幾年，機器學習在幫助數(shù)據(jù)業(yè)務流程自動化方面越來越突出，并幫助企業(yè)更快地實現(xiàn)目標。然而，機器學習項目有時會遇到缺乏數(shù)據(jù)和計算成本的問題。為了解決這個問題，Reply公司一直在關注量子計算帶來的解決問題的能力。

  Oberreuter解釋說:“我們發(fā)現(xiàn)，量子機器學習可以找到更好的解決方案，即使目前可用的硬件有限。雖然可能永遠不會有端到端的量子機器學習工作流，但將量子計算集成到當前的機器學習工作流中是有用的。

  一些云計算供應商現(xiàn)在提供量子處理器(QPU)。在復雜任務的深度學習設置中，如果它改進了當前的模型，可以通過單個調(diào)用輕松地從云計算提供商租用它進行試驗。

  Oberreuter表示，“從我們對寶馬公司和AWS公司承擔的量子挑戰(zhàn)的貢獻中，我們發(fā)現(xiàn)有趣的是機器學習模型與量子模型的結合。前者非常擅長從圖像等非結構化數(shù)據(jù)中提取屬性，然后用量子表示將其結合起來，這為分類提供了優(yōu)勢?！?

  量子網(wǎng)絡安全

  此外，人們正在探索量子技術用于網(wǎng)絡安全，他們認為量子計算機很快就可以解決當前技術無法解決的問題。Reply公司引用了一種特殊的算法，它可以通過量子計算來解決，這就是RSA密鑰加密算法，雖然這種算法目前被認為是安全的，但估計只需要6000個無錯誤的量子比特能夠在兩周的時間內(nèi)破解。

  Oberreter說：“用于網(wǎng)絡安全的量子技術現(xiàn)在已經(jīng)上市，我們正在向客戶提供這種技術，以抵御這種網(wǎng)絡安全方面的威脅。量子力學有一個所謂的‘不克隆定理’，它可以防止用戶復制通過通信通道發(fā)送的消息。為了實現(xiàn)這一點，關鍵是需要一個專門的量子通道。我們有專門從事網(wǎng)絡安全的專家，他們一直在努力設計這些產(chǎn)品。”