量子计算颠覆航空设计，航空巨头波音与IBM携手共证

近日，波音公司和IBM Quantum合作，探索如何通过量子计算设计飞机制造材料。

当前，他们通过一种新的量子优化方法，在IBM量子计算机上成功运行了涉及40个变量的模型问题，这是有史以来规模最大的一次计算执行。

01. 100,000个变量，经典计算无法解决

波音公司，全球航空制造巨头，生产了大部分世界上的关键航空航天基础设施，包括卫星、防御系统、航天器和商用飞机。

这些复杂的制造项目往往依赖于层复合材料，一种羽毛状、耐磨的分层结构，它们可以根据需要被组装成机翼、机身或其他航空航天部件。

设计层复合材料的问题相当复杂，超出了经典超级计算机的处理能力。层复合材料问题可能涉及多达100,000个变量，包括材料层数、角度和放置方式等。

除此之外，航空航天设计对复合材料的厚度和重量设置了严格的界限，这使得任务更加复杂。

这些问题的规模远超传统超级计算机的处理能力，因此，波音工程师现在必须将问题分解成更小的部分，以便于处理，最终获得整个问题的解决方案。

虽然这种方法可以实现复合材料的制造，然而，这个过程需要大量的时间、精力和金钱。

02. 最大规模，一次执行40个变量

如今，通过与IBM Quantum的合作，波音工程师希望量子计算能够简化这个复杂的设计过程。

波音公司与IBM Quantum的合作揭示了一种新的量子方法，他们期望这种方法能够消除这种复杂性。他们希望，量子计算机有朝一日能够同时处理具有数千个变量的问题，无需将其分解为小块。

然而，现有的量子优化方法并未充分利用量子资源，使用真正的量子硬件来解决这个问题仍是个挑战。这促使波音与IBM Quantum的团队共同开发了一种新的量子优化方法。

这种新的优化方法实现了单个量子比特可以处理传统比特的三倍信息负载，并表示三倍的变量，大大提高了效率。

他们成功地在真实的IBM量子计算机上运行了涉及40个变量的模型问题，这是有史以来规模最大的一次执行。

波音颠覆性计算和网络团队首席科学家Jay Lowell表示：“这些新方法让我们取得了比我们开始这个项目时预想的要大得多的进展。解决方案似乎比我们几年前预期的还要接近。"

03. 展望未来

虽然波音公司在设计过程中使用量子计算机还有几年的工作要做，但与IBM Quantum的合作过程使波音公司做好了应对量子挑战的准备。

这种合作不仅对量子优化或复合材料问题有具体影响，更促使波音公司提高其内部技能。

IBM Quantum与波音公司正在探索从量子计算中获取价值的新方法，其中一个感兴趣的领域是开发先进的耐腐蚀化学品来涂覆飞机。

随着波音公司建立量子劳动力队伍以及量子计算机的改进和规模化，预计该公司将利用量子问题解决来应对更多航空航天挑战。

波音颠覆性计算和网络团队首席科学家Jay Lowell表示：“它向我们表明，问题不在于量子计算机是否会与我们的业务问题相关，而在于何时相关。”

虽然量子计算机目前还不能处理数以千计的变量，但IBM Quantum与波音此次合作已经在朝着这个方向迈进。未来，随着量子计算机的不断改进和规模化，可以实现同时处理数千个变量之时，将彻底颠覆传统的航空制造业。

引用：

[1]https://www.ibm.com/case-studies/boeing