奥迪正在试用量子模拟、机器学习和真实世界测试技术。
大约四年前,在一家优步公司开完一场会议赶他回来的时候,利用量子计算技术为智能手机和电视设计OLED显示器的想法在迈克尔·海兰德的脑海中萌生,材料设计公司OTI Lumionics的首席执行官兼联合创始人。赫兰德与一位粒子物理学家分享了他的经历,这位粒子物理学家兼任风投,当时他是领先的量子计算公司D-Wave的早期投资者。就像你在这种情况下所做的那样,两人正在讨论量子计算解决方案,这些解决方案能够模拟原子聚集在一起形成分子和固体的特性——这对赫兰德的专业领域计算化学意味着什么。“那次谈话让我问自己:这甚至可行吗?”赫兰德告诉ZDNet。几年后的今天,情况似乎是这样。奥迪公司已经成功开发出一种新的电极材料,可以批量生产,并于2020年底开始在全球范围内出货。这种材料将用于制造第一种透明的OLED显示器。
大多数OLED显示器需要由不同材料组成的几层才能工作,包括阴极,电流通过阴极流入。因为标准阴极是不透明的,用于面部识别等技术的前置摄像头和传感器必须安装在显示器的顶部,这就是为什么大多数智能手机的顶部仍然有穿孔的原因。
赫兰德认为,量子空间存在着一个长期存在的问题:科学家们没有为量子硬件开发全新的程序,而是将经典模型应用于量子比特。然而,事实证明,经典世界中问题的表现方式并不总是适用于小规模、硬件受限的量子计算机。
以幺正耦合团簇为例,即化学家的行话来描述用来表示化学体系的技术。根据Helander的说法,这种特殊的经典表示在映射到量子计算机上时效率非常低,需要大量的量子比特和门操作。相反,奥迪的研究人员https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jctc.8b00932“target=”\u blank“rel=”noopener noreferrer nofollow“data component=”externalLink“>开发了一种全新的“量子耦合聚类方法,“特别适用于量子系统。
对于Helander,如果可用的量子位数量与问题的大小不匹配,则必须重新生成问题以匹配手头的量子位数量。
”为了在有限的硬件中查看价值,“你必须开发本机代码并编写低级的东西,”Helander说我们为量子计算机开发了我们想要解决的问题的第一个本机表示法。”
理论很快被构建到软件中,并配备了一系列新的量子就绪算法,OTI的团队在基于云的量子计算机上测试了这项技术。然而,研究人员却无法释怀一种持续不断的挫败感——尽管硬件有限,却缺乏纠错能力,噪音严重,而且常常三者同时出现。
这就是赫兰德开始更仔细地研究量子激发技术的时候,量子激发技术是该领域的一个分支,研究了将量子优化算法应用于经典硬件的方法。有了一套新的定制的、高效的量子算法,首席执行官想知道,为什么不尝试在常规的cpu和gpu上运行这个软件呢?
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随后与微软建立了合作关系,奥蒂的团队开始使用雷蒙德巨人的https://azure.microsoft.com/en-gb/services/quantum/“target=”\u blank“rel=”noopener noreferrer“data component=”externalLink“>Azure Quantum平台,设计用于在经典Azure硬件上运行量子算法。原则上,通过使用复杂的优化技术,Azure Quantum使用户能够在使用经典设备的同时获得量子计算方法的回报,微软宣布该项目显示出成功的迹象:OTI有效地https://cloudblogs.microsoft.com/quantum/2020/01/21/oti-lumionics-accelerating-materials-design-microsoft-azure-quantum/“target=”\u blank“rel=”noopener noreferrer“data component=”externalLink“>在商业上证明了有意义的结果相关问题。具体来说,该公司已经完成了一种被称为Alq3的绿色发光OLED材料的模拟——这一问题需要在基于门的量子硬件上实现42个纠错量子位。
对于Helander来说,实验显示了从量子启发算法中提取更接近项值的前景,以及它们在不需要直接使用量子计算机的情况下开始从量子计算机中获益的潜力。
公司完成了一种绿色发光OLED材料Alq3的模拟,在基于门的量子硬件上需要42个纠错的量子比特。
这并不是说OTI排除了使用纯量子硬件的可能性。恰恰相反:该公司正在与D-Wave合作,D-Wave提供了一种基于云的量子退火机,比IBM或Rigetti等公司运营的基于门的量子计算机更容易控制。这意味着D-Wave可以提供一种已经有几千个量子位强的技术,并且可以达到Helander和他的团队正在寻找的工业相关性,而不会出错。因此,Helander和他的团队在经典技术、量子激发方法和纯量子实验之间共享时间。
“目前,我们的量子技术主要集中在理论发展和优化上,”Helander说例如,对于我们目前的产品,我们综合运用了我们所有的不同工具——经典模拟、量子系统和量子算法。”
“我们仍然将量子方法与经典技术紧密结合,”他继续说道尽管我们推动的价值只是我们日常工作的一小部分,但从这一点开始,我们希望随着时间的推移不断增加价值,直到我们的工作流程更多地采用量子和量子激发的方法。”
虽然公司目前正专注于高价值的OLED显示器,赫兰德肯定,奥迪研究团队领导的这些发现将在电池设计和药物开发等许多其他领域带来雪崩式的创新。这项技术可以有效地取代迄今为止基于反复试验的流程,随着高度复杂的计算机模型的出现,量子计算将迅速为新分子从头开始构建设计。
量子计算对正在寻找新的和改进的材料的行业造成巨大破坏的潜力是众所周知的,但要将量子的价值转化为现实世界的结果,至少还需要十年的时间。但对于那些迫不及待的人来说,量子激发的方法可能会提供一个更好的东西的早期潜行高峰。
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