新日本制铁公司(Nippon Steel，简称新日铁)是世界上最大的钢铁制造商之一，这家总部位于东京的公司在2019年生产了超过5000万吨钢铁产品。新日铁长期以来一直有投资先进的计算和技术，以帮助员工优化调度并最大限度地提高效率。现在该公司正在探索量子计算如何给其提供帮助。

新日铁首席研究员Koji Hirano表示：“钢铁厂的调度问题是我们面临的最大后勤挑战之一，我们一直在寻找简化和改进该领域运营的方法”。该公司与剑桥量子计算(CQC)合作，为其在钢铁制造过程中使用的中间产品设计最佳的时间表。CQC开发了一种算法，并在霍尼韦尔量子解决方案公司最新的商用计算机上System Model H1上运行了该算法。

复杂的组合优化问题

制造钢铁是一个多步骤的过程，几十年来基本保持不变。工厂首先将铁矿石、煤炭和其他材料加工成钢(铁和碳的合金)板，然后再将其转化为产品。在生产现场调度适量的原材料和中间产品来完成订单是一种要平衡的行为。加上还有多个订单、订单类型(钢材等级)和尺寸、生产数量、期限和其他规格等因素，这些让钢铁厂的运营复杂性显着增加。

考虑到变量的数量，简化或优化生产过程和调度是具有挑战性的。但它也代表了一个可以显着提高效率和降低运营成本的领域。这一挑战并非钢铁制造业才独有。类似的组合优化问题在全球制造业、运输业和分销系统中无处不在，在这些系统中，商品和服务要经过几个步骤。

即使使用当今最好的超级计算机，也很难找到最佳解决方案。量子计算机利用某些量子物理现象能同时表示多个解决方案并从中找到最佳解决方案，这使它们非常适合应对此类优化挑战。

有希望的量子计算

然而今天的量子系统仍处于早期阶段，还不能解决所有存在的变量，因此CQC和新日铁选定了一个具有代表性的问题，然后研发出了一种针对性的算法。霍尼韦尔的System Model H1能够在仅执行几步算法后，就找到了最佳的解决方案。

Mehdi Bozzo Rey说：“这一结果令人鼓舞，能将这个问题扩展到更大的实例中……该实验演示了System Model H1与现代量子算法相结合的能力，也展示这项新兴技术的真正前景。”

霍尼韦尔量子解决方案总裁Tony Uttley表示，此类合作展示了企业如何开始利用量子计算机来解决复杂的现实世界问题。他说道：“新日铁和剑桥量子计算能够实现这一结果，已表明量子计算将成为寻求竞争优势的公司的一种强大工具。”

扩展出更大能力

本月早些时候，霍尼韦尔量子解决方案宣布将与剑桥量子计算合并，完成合并后将组建成一家全球最大的独立量子计算公司。

对于CQC首席执行官兼创始人Ilyas Khan和霍尼韦尔量子解决方案总裁Uttley来说，与新日铁的合作项目说明了新公司将重点解决全球类型的挑战。

“高效和有效的供应链对社会至关重要，供应链中的任何中断都可能会产生巨大的影响”，Khan说：“霍尼韦尔和CQC正在通过量子计算消除此类供应中断问题，我们希望将这项工作应用于各个行业，因为我们作为一家公司走到了一起。”（编译:Qtech）