DARPA计划开发量子启发求解器,寻找计算耗能降低500倍可行性

产业资讯 量科网 2021-10-06 15:08

美国国防高级研究计划局(DARPA)的量子启发经典计算(QuICC)计划旨在从基准量子算法中汲取经验教训,该计划将为国防部(DOD)一系列复杂的优化问题开发QI求解器,并证明减少至少比现有技术高两个数量级所需计算能量的可行性。

美国国防部(DOD)必须解决许多复杂的优化问题以实现完成任务能力,这包括从确定最有效的补给分配方式到最大限度地减少作战人员接触敌对势力的风险。解决这些复杂的场景很困难,主要是由于现有计算资源的限制。今天许多优化问题都是在运行启发式和近似算法的传统计算机上解决的,它在可用时间和精力有限的情况下寻找出最佳解决方案。

许多人认为量子计算可能是解决这些问题的最终手段。虽然量子信息处理有潜在优势,但没有足够的证据能表明量子解决方案适用于国防任务中的相关应用,这些应用往往都有尺寸、重量和功率限制要求。

微系统技术办公室的项目经理Bryan Jacobs说:“这并不意味着不能从量子技术种吸取宝贵的经验,并将它们应用于经典计算。DARPA寻求通过一项新计划来实现这一目标,以开发量子启发(QI)经典求解器。QI求解器是混合信号系统,它使用经典模拟组件和数字逻辑来模拟动态系统的物理特征。”研究人员预计这些系统的性能将超过传统计算机和量子计算机1万倍以上。

迄今为止,原型QI求解器已经使用针对现有架构量身定制的小型“精品”问题进行了演示。为了解决更大规模、更多与DOD相关的问题类别,QuICC应用必须解决多个技术障碍。其中包括限制动态系统之间连接的模拟硬件挑战,以及随问题规模变大而增长的令人望而却步的数字资源。

为了克服这些挑战,QuICC计划寻找具有算法和模拟硬件协同设计以及应用规模基准测试技术的创新解决方案。研究人员将在两个技术领域开展工作以实现其目标。第一个领域侧重于开发求解器算法并创建用于评估QI求解器潜在性能的框架。第二个领域目标是开发QI动态系统硬件以及验证其性能的模型。

QuICC的进展将根据一组关键指标进行衡量,这些指标包括计算效率等,其特征是为获得给定问题得到高质量解决方案所消耗的能量。QuICC原型系统的目标是将中等问题规模的能量降低50倍,并展示规模问题任务能量降低500倍的可行性。

Jacobs说:“通过QuICC,我们希望从量子计算中发生的算法进步中汲取灵感,创造一种全新的经典计算方式。目标是将解决复杂的与DOD相关的优化问题所需的的能量降低500倍。如果我们成功地为DOD相关应用推广和扩展了QI求解器,我们可以看到计算效率的巨大飞跃,以应对广泛的优化挑战。”(编译:Qtech)