DSTL的量子实验室（图片来源：网络）

如何充分利用国防和安全领域的资源并确保人员安全？快速准确的决策至关重要。人类虽然是决策过程的重要参与者，但是快节奏的决策过程对人类来说变得越来越复杂。国防科学技术实验室（Dstl）正在与PA Consulting合作，共同利用先进的量子原理和人类决策的基本要素开发原型工具。

DSTL的使命是：通过开发和应用新颖或创新的科学和技术，来提高英国实力。PA咨询公司多年来一直与DSTL和国防部（MoD）合作，开发一系列新技术。

PA在运营分析、决策数学、应用物理学和量子计算技术方面拥有超前经验，他们使用机器支持人类决策。PA提出的解决方案植根于经典和量子计算技术的混合体，这些技术来源于金融领域的专家，应用于国防事业。

PA由国防部的国防和安全加速器（DASA）资助，DASA负责寻找和资助可利用的创新方法，以服务未来更安全的政府组织。PA创建了原型工具，在遵从人类决策的基本要素条件下，有助于更快地做出更好的决策。

这些工具的未来发展将在很多方面发挥关键作用，包括改善国防部的许多决策过程、降低风险、优化资源并最终使人们更安全。这项工作还有助于英国跻身实用量子算法开发的前沿队伍。

Dstl的首席科学家Martyn Fletcher博士说：“他们提供了正确的方法，我们与PA咨询公司合作，将量子计算置于军事背景下，从量子和国防作战应用角度，评估量子计算的实际潜力。”

这项工作有：

1利用先进的量子计算，做出更好、更快、对人类影响更大的运营决策；

2在现实世界展示了量子计算在应对当今军事行动挑战方面的潜力；

3通过提供一种工具，使人们能够快速探索并权衡决策过程中涉及的各种因素，从而提高决策质量。

在复杂的环境中实现更快的运营决策

作为国防部的科学部门，Dstl的作用是：帮助国防部应用科学和技术创新来加强国家的国防和安全。DSTL意识到在日益复杂的操作环境中提高决策质量和速度的需求，因此它需要提供解决方案的颠覆性技术。

量子技术是一个快速成熟的数学、物理和工程领域。量子计算可以通过同时试验所有场景和结果来确定最佳行动方案，从而实现快速决策。使用传统的计算工具无法做到这一点。

PA量子技术专家Paul Martin说：“我们要挖掘并发挥量子计算的潜力，无论在哪个市场领域，这种新的颠覆性技术都可以解决当今的优化和运营挑战。”

为了充分应对这些挑战，必须在硬件和软件方面进行非常重大的改进。PA与DSTL以及军事最终用户合作，努力利用量子计算来显著改善当今问题。PA提供了独特的专业知识组合，将操作分析专业知识与物理学、数学和量子专业知识相结合。利用他们的经验帮助金融服务行业做出快速又正确的决策。

要了解量子计算可以解决哪些挑战，方法之一是测试和学习。PA与Dstl及其军事顾问一起确定了22个可能的用例，并将其缩小到最初的两个，并探索其可能性。

由此产生的创新是：经典计算和量子计算解决方案的混合体，由亚马逊的量子计算服务Amazon Braket托管。两个选定的用例要解答两个问题，第一：要确保弹性网络，分配通信资源的最佳位置在哪里？第二：如何最好地利用有限的资源？这些问题的复杂性会迅速扩展，很快超出人类或经典计算的能力。

下一步是了解如何将国防部的操作编程到计算机中。量子计算软件的成熟度可与1960年的经典计算相媲美，这要求PA进行不同的编程，并将问题定义转换为量子计算机所需的数学公式。然后将这些指令中继到云上的Braket服务，在当今的硬件上运行计算。结果是一个混合解决方案，其中的数据由经典计算机制定和呈现，但使用量子技术进行计算，充分利用两种形式计算机的功能。

这种经典与量子混合方法使MoD用户能够有效地探索权衡，得到多种可供选择的解决方案。这提供了对良好决策至关重要的人类思维因素，使Dstl领导者能够向他们的团队传达他们做出决定的原因。

充分利用有限的资源

分配资源的问题已经非常复杂，在不同的资源、不同的任务和适当的时机之间权衡，得到每个解决方案。这是一项需要计算和人类经验相平衡的任务，今天的量子计算机使决策变得更好、更快。

巴勒斯坦权力机构使国防规划专家能够快速确定一系列好的决策，然后利用他们的经验，选择最具弹性和操作适用性的决策。团队考虑的两种情况可以应用在很多方面，包括路由、时间表和模式发现，以及其他调度和资源分配任务。

PA与Dstl一起，正在助力国防部，共同发展量子技术。这项工作表明，当今的含噪声中等规模量子（NISQ）处理技术可以增强复杂的决策能力，助力关键决策路径变得更好、更快。

DSTL将继续进一步投资量子计算解决方案和硬件。这项工作将有助于实际应用，并进一步开发应用程序，最终通过更快地做出更好的决策，来节省时间和资金。这项工作也为英国成为国防以外领域的领导者开辟了一个宝贵且具有战略意义的机会。

Dstl高级研究员Stephen Till说：“PA探索的用例表明，即使使用当今的NISQ处理器技术，也可以获得量子优势。这是第一项证明使用NISQ计算机可以解决军事重要问题的有效量子效应的工作，这将吸引英国国防部和政府对量子信息处理的持续投资。随着系统架构和硬件的进一步发展，量子信息处理将有助于解决国防部的许多重要挑战，我们对此充满信心。”

编译：卉可

编辑：慕一