【Kaiyun·開(kāi)云，科技消息】多年來(lái)，德國(guó)一直在尋求各種方法來(lái)更好地掌控德國(guó)鐵路時(shí)刻表的混亂局面——從數(shù)字化信號(hào)系統(tǒng)到新的應(yīng)用程序系統(tǒng)。如今，一個(gè)意想不到的幫手可能即將登場(chǎng)：量子物理學(xué)。

Kaiyun·開(kāi)云，從德媒獲悉，一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)探索了量子計(jì)算機(jī)如何在實(shí)時(shí)運(yùn)行中幫助重新調(diào)度，即調(diào)整運(yùn)行中的列車(chē)時(shí)刻表。他們以美國(guó)巴爾的摩輕軌為例。該系統(tǒng)的特殊之處在于：在市中心區(qū)域，列車(chē)與汽車(chē)共享軌道，隨機(jī)干擾是家常便飯。

該研究的獨(dú)特之處在于：研究人員利用的不是量子機(jī)器的計(jì)算精度，而是它們的噪聲。NISQ設(shè)備（“噪聲中尺度量子”）提供的不是完美的解決方案，而是許多略有不同的方案。乍看之下似乎是缺點(diǎn)，卻驚人地契合了一個(gè)混亂干擾本就不可避免的系統(tǒng)。研究人員在《自然》雜志上發(fā)表的研究表明，量子計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的偏差反映了日常生活中出現(xiàn)的真實(shí)晚點(diǎn)模式。

相關(guān)測(cè)試在兩種平臺(tái)上進(jìn)行：一臺(tái)擁有超過(guò)5000個(gè)量子比特的D-Wave量子退火機(jī)，能在幾秒鐘內(nèi)計(jì)算出數(shù)千個(gè)時(shí)刻表變體；以及一臺(tái)來(lái)自IonQ的基于門(mén)的計(jì)算機(jī)，使用另一種算法（QAOA）。結(jié)果與巴爾的摩的測(cè)量數(shù)據(jù)相似：許多列車(chē)幾乎準(zhǔn)點(diǎn)到達(dá)，但某些運(yùn)行軌跡顯示出所謂的“長(zhǎng)右尾”。統(tǒng)計(jì)學(xué)家用此描述頻率分布：通常顯示為小的延誤，但也包括罕見(jiàn)的、明顯更長(zhǎng)的極端值。這正是每位通勤者在現(xiàn)實(shí)中都熟悉的模式。

然而，目前的財(cái)務(wù)成本仍然巨大：雖然一臺(tái)經(jīng)典計(jì)算機(jī)可以在毫秒內(nèi)解決一個(gè)（無(wú)干擾的）時(shí)刻表模型，但實(shí)時(shí)量子試驗(yàn)的成本根據(jù)平臺(tái)不同，大約在1000至67000美元之間。這顯然不適合實(shí)際應(yīng)用。但該實(shí)驗(yàn)表明，量子噪聲不僅是一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，還可以作為一種工具，更好地模擬鐵路網(wǎng)絡(luò)中的不可預(yù)測(cè)性。

展望未來(lái)，研究人員態(tài)度非常謹(jǐn)慎。他們強(qiáng)調(diào)，僅靠當(dāng)前的量子計(jì)算機(jī)規(guī)模太小且過(guò)于昂貴。他們看到混合方法的潛力：經(jīng)典計(jì)算機(jī)管理穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)部分，而量子處理器模擬受外部影響波動(dòng)的干擾部分。這樣長(zhǎng)期來(lái)看，可以獲得復(fù)雜交通網(wǎng)絡(luò)的真實(shí)圖景。作為后續(xù)步驟，他們還提出了改進(jìn)錯(cuò)誤糾正、開(kāi)發(fā)更高效算法以及將技術(shù)轉(zhuǎn)移到地鐵或公交網(wǎng)絡(luò)等其他系統(tǒng)。

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