正在落地的IBM量子计算：医疗、汽车、能源……

摘要：近十年，包括Anthem、戴姆勒-奔驰汽车公司、英国石油公司（BP）和埃克森美孚在内的巨头公司都有部署IBM量子计算机的宏伟计划。

量子计算机之所以会受到各界人士的广泛关注，主要因为它可以解决某些经典计算机无法解决的计算难题。例如，帮助公司减少碳足迹、保护世界免受下一次疫情大流行的能力等问题。

 

自2017年12家初始组织宣布加入刚成立的IBM量子网络，直到今天，IBM表示其商业量子计算计划已发展到包含150多家财富500强公司、学术机构、初创公司和国家研究实验室。据IBM称，约有360,000名用户已经运行了近一万亿条量子网络线路。

 

去年春天，IBM推出了Qiskit Runtime，该产品能够将云上的量子程序加速120倍，这为IBM到2023年如期交付1000+量子比特系统打下了坚实的基础。IBM表示，除了提速外，Qiskit Runtime还改变了为IBM客户提供量子计算服务的方式，并能高效助力客户们广泛应用该服务。

 

IBM研究员兼量子计算副总裁Jay Gambetta说：“在我们开发Runtime之前，客户正在使用模拟器进行研究，现在他们可以使用真实硬件研究金融、机器学习和化学应用程序。“对于Gambetta来说，因为模拟器永远无法模拟量子计算，所以用户需要在硬件上进行研究和开发，这就是Runtime的实用价值。Gambetta说，“我认为今年测试版的研发将全部完成，这将成为应用量子计算服务的新方式，诸如量子计算是否会以客户使用应用程序的方式进行扩展等问题。”

医疗：异常情况识别

与此同时，IBM的客户正将量子计算纳入他们的未来计划。Anthem数字产品管理副总裁John Utz说：“在医疗保健提供商Anthem，量子计算是‘我们健康数字平台的一个组成部分’，并被用于‘计算密集型和耗资巨大的任务，例如识别异常行为，其中包含大量数据和交互需求。’”

 

Utz说，在解决这方面问题上，量子计算机比传统计算机更好，Anthem可以在IBM的量子云上运行不同的计算模型。目前，Anthem正在围绕使用量子技术在其平台上制定路线图，因此“我不能说量子计算已经准备好迎接黄金时段的到来。”Utz说，“我们的计划是在未来一年左右达到这个目标，并有一些东西可以在生产中发挥作用。”

 

他说，异常检测的一个好处是寻找欺诈风险。“经典计算机会在某个时候将其挖掘出来，但无法达到与量子计算机相同的作用效果。”其他用例是围绕纵向人口健康建模，这意味着当Anthem着眼于为健康提供更多的数字平台时，挑战之一是“关系复杂”。这包括不同的健康状况、病人看病的提供者、结果以及找出哪里有异常值。

 

Utz说：“一个经典系统只能做这么多，所以我们正在寻找更多机会来改善我们的成员和广大民众的医疗保健水平，以及主动预测风险的能力。”他表示，量子计算机更擅长从Anthem正在构建的模型中得出结果。

环保：应对气候变化

在英国石油公司（BP），“对物理世界进行建模和预测的能力一直受到可用计算能力的限制。”首席数字创新官Morag Watson说。随着这家能源公司专注于可持续发展和净零碳能源，对更高性能计算的需求将会增加。 

 

此外，Watson表示，“解决一些世界上最棘手的问题，包括气候变化，将需要比当今的传统能力提高几个数量级的计算能力。”BP认为量子计算对其实现到2050年或更早成为净零排放公司，并帮助世界实现净零排放的目标至关重要。

具体而言，BP正在多个领域利用量子系统进行概念验证，包括化学、材料科学、优化、机器学习和偏微分方程。沃森赞同Utz的话，补充说道：“这些是当今经典计算机无法解决的问题。”  

化学：开发高能电池

梅赛德斯-奔驰的母公司戴姆勒股份公司正在研究如何开发锂硫电池等能量密集型电池。但该公司表示，从绘图板到商业化可行的锂硫电池本质上是一个“庞大的化学实验”。

 

工程师们正在测试量子系统，将一些非常抽象的物理理论提炼成一种新的计算能力，可以处理IBM所说的“曾经无法解决的复杂性”。该公司表示，使用量子计算可以做到让计算性能翻倍，大大提升了运行算法的能力，以加速模拟过程并测试电池可行性。

能源：克服航运挑战

据埃克森美孚称，随着全球人口从今天的75亿增长到2040年预计的92亿，能源挑战预计会增加，这就造成了“双重挑战”：既要为不断增长的人口提供可靠和可负担的能源，又有减少环境影响和气候变化的风险。

 

埃克森美孚研发副总裁Vijay Swarup博士在一份声明中表示，近期应对这一挑战的一种方法是使用天然气，它比煤炭的温室气体排放量少60%，这就造成了生产和运输方面的问题。

 

这需要高效的液化天然气运输，但为液化天然气船队运输关键的燃料供应寻找最佳路线是一个“令人费解的复杂优化问题”。它涉及计算每艘船一年中每一天的位置以及每个交付地点的液化天然气需求。

 

IBM表示，这种类型的问题无法用经典计算完全解决。因此，埃克森美孚与IBM研究院合作，结合使用经典计算机和量子计算机来解决这一复杂问题。IBM团队正在量子设备上对海运库存路由进行建模，分析和权衡车辆和库存路由的不同策略优势，并为构建实用的运营解决方案奠定基础。

 

Swarup表示，随着IBM的量子硬件从小型原型系统扩展到大型设备，埃克森美孚的目标是提高其处理更复杂的优化和以前无法解决的路由问题的能力。

文：埃斯特·谢恩

编译：慕一

编辑：王珩

注：本文编译自“TechRepublic ”，文章中的信息或所表述的观点意见，均不代表量子前哨同意或支持。

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