日本首次利用量子计算实现城市空中交通管理

光子盒研究院出品

2021年6月，日本住友公司(Sumitomo)、东北大学和美国OneSky系统公司启动了一项试点计划——量子转型(QX)，从2021年6月开始，到2021年12月结束，通过量子计算为城市空中交通(UAM)开发数千条飞行路线。

根据试点计划，将利用量子计算技术开发UAM车辆和无人机的优化飞行路线和调度。住友公司将监督整个项目，并利用OneSky系统公司的UTM(无人机交通管理)系统和东北大学的量子计算技术，模拟UAM车辆和无人机在城市地区的飞行。东北大学在量子退火方面拥有丰富的研究经验，这是一种专门研究量子计算中最优化问题的方法。

现在，住友公司宣布，量子转型(QX)计划进行了使用量子计算开发实时三维交通控制系统的演示，以此来应对数十万架空中机动车辆将在空中飞行的时代，并将可同时飞行的车辆数量提高了约70%。他们还证明，在某些问题上，量子计算的速度大约是传统计算机的10倍。

未来，他们相信量子计算机将能够通过进一步提高性能来增加飞行汽车的数量，空中交通将能够通过为应该优先考虑的紧急飞行提供最短和最佳的路线来创造新的价值。

空中交通是下一代交通工具，预计将缩短城市地区的出行时间，提高偏远岛屿和山区的出行便利性，加快应急运输和货物运输。

在空中交通时代，为了确保空中交通的安全，有必要考虑不断变化的天气、无线电波条件和其他空中交通设备的情况来确定最佳的飞行操作。然而，传统计算机可能很难从指数增长的组合中实时找到答案。为了解决这个问题，QX计划已经开始了量子技术演示，以实时控制大量的空中交通车辆。

实验演示结果通过以下视频观看：

住友公司只是众多参与量子技术研究的日本公司之一。最近，日立公司开发了一种采用量子退火技术的系统，用于实现列车运行的自动化和优化；全球第三大、日本第一大钢铁生产商新日铁和剑桥量子公司合作模拟了铁晶体；NEC公司推出了量子退火服务；东芝公司首次演示了超过600公里的远程光纤量子密钥分发(QKD)，并利用这一技术实现了人类基因组的安全传输。

9月1日，东芝、丰田、NEC、NTT、日立、富士通、三菱化学等24家日本企业还成立了量子战略产业革命联盟Q-STAR。

日本已经是在量子技术方面投入资金最多的国家之一。10月17日，新上任的日本经济再生担当大臣山际大志郎透露，计划设立一个基金，支持对国家经济安全至关重要的尖端技术的开发。

这个新基金计划投入1000亿日元(约56亿元人民币)，日本政府将把计划中的资金纳入10月31日众议院选举后制定的一揽子经济措施中。这笔资金有望帮助日本公司和大学开发人工智能、量子和机器人技术、生物技术和其他重要技术，并将其付诸实际应用。

参考链接：

[1]https://www.businesswire.com/news/home/20211014005525/en/

[2]https://www.sumitomocorp.com/en/jp/news/release/2021/group/14850

[3]https://www.japantimes.co.jp/news/2021/10/17/business/economy-business/japanese-technology-economic-security-fund/

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