Thales携手Alice & Bob及Inria开发量子算法，加速航空航天设备模拟进程

泰雷兹正在与量子计算公司 Alice & Bob 和法国研究机构 Inria 合作开发量子算法，可以大幅加快雷达或电信天线等航空航天设备的模拟速度。 

这项耗资 260 万欧元（290 万美元）的技术示范项目由 i-Démo Régionalisé 计划提供资金，该计划是法国政府于 2021 年推出的 540 亿欧元“法国 2030”投资计划的一部分，旨在促进创新和经济增长。量子计算是法国希望获得竞争优势的新兴行业的一个例子。

Alice & Bob 首席执行官 Théau Peronnin 表示：“开展这个项目表明，我们的组织致力于成为量子计算领域的世界领导者，并且知道如何做到这一点。通过赞助具有高质量量子比特的容错量子计算机的开发，法国将有机会收获量子技术的第一批成果。”

量子计算机能够以比传统或“经典”计算机快得多的速度执行复杂计算。对于航空航天业来说，这意味着产品开发人员可以使用量子计算来执行更为稳健和复杂的模拟，而传统计算机则需要花费大量的处理时间。

Alice & Bob 量子算法首席科学家 Elie Gouzien 告诉AIN ： “指数级加速不仅意味着模拟可以运行得更快，而且原本需要超过宇宙年龄的模拟也变得可行。” “大幅加快开发过程，特别是当模拟足够精确以至于原型不再重要时，可以让 [产品开发人员] 测试更多设计，从而实现更好的设计。”

尽管一些小型量子计算机已经存在，但该技术仍处于起步阶段，主要限于实验室和研究机构的实验用途。由于还有一些技术挑战需要克服，量子计算机尚未扩展到实用且具有商业可行性的产品——THALES 和 Alice & Bob 希望改变这种情况。

为了评估量子计算是否能有效加速航空航天电信设备的电磁模拟，泰雷兹领导的团队将把模拟结果与实际机载设备的真实数据进行比较。 

法国国家数字科学与技术研究所 Inria 正在开发用于控制模拟的量子算法的编程语言和编译工具。Alice & Bob 将设计在容错量子计算机上运行这些算法所需的量子处理单元 (QPU) 架构。THALES 将负责定义量子算法的用例、测试其性能，并根据真实世界的测试数据对结果进行基准测试。

纠正量子误差

根据 Alice & Bob 的说法，容错量子计算机代表了“新一代抗错误量子计算机”，因为它们为当今量子计算中最大的问题提供了解决方案：它容易出错。这是由于量子态固有的脆弱性以及量子比特对噪音、光线或温度波动等环境干扰的敏感性造成的。 

传统计算机以二进制数字（比特）的形式处理数据，这些数字只能存在于两种状态之一（0 或 1），而量子计算机则使用同时存在于两种状态的量子比特（量子位），这得益于量子物理叠加原理。环境相互作用可能导致量子位随机改变状态，从而在称为退相干的过程中丢失编码信息。

解决退相干问题的一种方法是将量子纠错编码应用到程序软件中，以在错误发生时跟踪错误并通过冗余量子比特检索丢失的信息。在 Alice & Bob，计算机科学家发现了一种在错误发生之前纠正错误的方法，从而减少了对冗余硬件的需求。该公司将这种解决方案称为“猫量子比特”——向薛定谔的猫致敬。

该公司发言人告诉AIN ： “实现第一个纠错处理器，即逻辑量子位，是构建容错量子计算机最重要的一步。”他表示，Alice & Bob 预计将在 2025 年底前利用 Helium 1 生产出逻辑量子位。

Alice & Bob 总部位于巴黎和波士顿，是几家科技初创公司之一，它们竞相打造世界上第一台通用容错量子计算机，并希望在 2030 年代中期实现商业化。该公司实验室中已经拥有多台量子计算机，目前正在其最大的量子处理器 Helium 1 上测试量子纠错技术。

由于容错量子计算机尚未出现，“Aerocat 项目期间没有大规模执行该算法的计划，”Gouzien 表示。“我们的重点将放在开发算法、设计能够运行该算法的 QPU 架构以及估算实现明显量子优势所需的必要资源（例如量子比特数、运行时间）。但是，我们最终将达到可以执行此类算法的程度。如何验证量子计算机的结果这一问题至关重要，本身就代表了一个研究领域。”

量子传感器

在泰雷兹，计算机科学家和工程师正在研究量子技术及其潜在应用的方方面面。量子传感器和通信系统是可能对航空业最有利的两个应用例子。

理论上，量子传感器可以比传统类型的传感器更精确、更灵敏地测量物理特性，同时所需功率更少，并且设备可以小型化以减轻重量。

泰雷兹正在开发各种量子传感器及其核心技术。例如，该公司正在研究可用于制造微型通信天线的超导量子干涉装置。

泰雷兹高级副总裁兼首席科学官 Marko Erman 表示：“如今占地数平方米的低频天线将可以放在手掌中。量子惯性导航系统的精度将比当今的激光陀螺仪系统高出 100 倍，即使在没有 GPS 信号的情况下也能在任何情况下提供高精度导航。”

作为国防承包商，泰雷兹公司也在探索量子计算机的军事应用。例如，据泰雷兹公司称，量子计算机可以远程操控分布在多个地点的大型侦察无人机编队。

对于电信系统来说，量子密码学可以提供无与伦比的数据安全性。“超安全的量子通信将成为抵御网络犯罪的终极防御手段，”Erman 说，“但量子通信的终极目标是实现量子计算机和量子传感器等量子对象的互联。”