面對道路上日益增多的汽車和日漸復(fù)雜的交通狀況，汽車廠商在不斷尋找各種新的解決方案，自動駕駛、智能網(wǎng)聯(lián)和共享出行等新趨勢方興未艾。在數(shù)字化時代，汽車變得越來越智能，但隨之產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)對計算機的計算和處理能力提出了更高的要求。當(dāng)前，大眾、戴姆勒、福特和博世等汽車及零部件廠商紛紛押寶量子計算機，希望利用量子計算機“逆天”的計算能力和速度，來合理規(guī)劃出行路線以減少道路擁堵、優(yōu)化汽車零部件的設(shè)計和提高電動電池的能量密度等。

    量子計算機是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。相比傳統(tǒng)二進(jìn)制計算機，量子計算機的最大區(qū)別在于：傳統(tǒng)計算機只能按照時間順序一個個地解決問題，而量子計算機卻可以同時解決多個問題。量子計算機以一小部分的能量并行執(zhí)行數(shù)千項操作，因此它可以在幾秒鐘內(nèi)解決問題，而數(shù)字計算機往往需要幾天、幾個月或幾年的時間。因此，量子計算機在計算能力和速度方面，具有決定性優(yōu)勢。

    當(dāng)今社會，不管是手機還是汽車，各類軟件和應(yīng)用程序?qū)映霾桓F，作為傳統(tǒng)工業(yè)的汽車業(yè)也變得越來越依賴計算機技術(shù)。目前，雖然汽車制造商仍能從傳統(tǒng)二進(jìn)制計算機中獲得巨大便利，積累競爭優(yōu)勢，但隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，普通計算機的運算能力和速度已經(jīng)無法滿足汽車行業(yè)更高層次的需求，這時將量子計算機與汽車業(yè)相結(jié)合就成為必由之選。推出了世界上第一臺商用量子計算機的加拿大D-Wave科技公司負(fù)責(zé)人波·埃瓦爾德表示：“量子計算機是一種完全不同的計算機思維方式。”

    ■ 優(yōu)化交通路線

    參加過大型展會的人恐怕都有過這樣的經(jīng)歷，那就是在展會結(jié)束后數(shù)千人同時離開會場，周邊道路瞬間變得水泄不通。不過，前不久在葡萄牙里斯本舉辦的網(wǎng)絡(luò)峰會上，參會者可以通過下載一款由大眾汽車集團和D-Wave設(shè)計的應(yīng)用程序來獲悉前往某一目的地的最佳路線。該款應(yīng)用程序正是利用了量子計算機強大的計算能力和速度，可以提供展會周邊的實時交通數(shù)據(jù)，以達(dá)到緩解交通擁堵和減少空氣污染的目的。“我們認(rèn)為，這款程序能夠有效優(yōu)化交通通行環(huán)境、減少交通事故。”大眾汽車集團首席科學(xué)家弗洛里安·諾伊卡爾特表示，“我們已經(jīng)開始在不同的城市進(jìn)行試驗。”

    事實上，大眾并不是惟一一家涉足量子計算的汽車廠商。去年9月，福特與美國國家航空航天局（NASA）的量子人工智能實驗室（QuAIL）簽署了一份價值10萬美元的合同，福特由此可以使用NASA的量子計算機進(jìn)行自動駕駛汽車的研究，以解決汽車領(lǐng)域最熱門的路線優(yōu)化問題。此外，福特還希望利用量子計算機來提高汽車制造工廠的生產(chǎn)效率。日本汽車零部件生產(chǎn)巨頭電裝和豐田通商也正致力于利用D-Wave的量子計算機來規(guī)劃交通路線，以避免擁堵。

    早在2017年，大眾汽車集團就開始與谷歌以及D-Wave合作，大眾首席信息官馬丁·霍夫曼表示，當(dāng)時他們在研究D-Wave的量子計算機能否為該集團提供實際幫助。2017年12月，大眾方面發(fā)表了一項突破性研究，表示通過使用量子計算機搜集了北京上萬輛出租車提供的交通數(shù)據(jù)，為前往機場的出租車設(shè)計出最有效的交通路線，甚至不會出現(xiàn)擁堵。

    福特量子計算機研究技術(shù)專家喬伊迪普·高希表示：“如果能把交通擁堵等實際問題轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)算法映射到量子硬件上，我們就能更快地解決這些問題。”福特將量子計算作為公司的一項戰(zhàn)略重點來發(fā)展。

    德國未來學(xué)家斯文·揚斯基認(rèn)為，大眾的試驗也許是未來取消交通燈等基礎(chǔ)交通設(shè)施的關(guān)鍵所在。“未來我們不需要紅綠燈，通過量子計算機向城市車輛發(fā)送速度和方向控制的命令，交通堵塞將變得不復(fù)存在。”揚斯基說。

    ■ 提高電池性能

    量子計算機不僅可以幫助車企優(yōu)化交通運行路線、減少交通擁堵，還可以幫助他們實現(xiàn)一些技術(shù)難點的突破，例如動力電池能量密度的提升。

    去年6月，大眾內(nèi)部研究人員首次成功地利用量子計算機模擬動力電池相關(guān)分子，這對于高性能電動汽車電池的開發(fā)尤為重要，專家們已經(jīng)成功地模擬了諸如鋰氫和碳鏈等分子，現(xiàn)在他們正在研究更復(fù)雜的化合物。從長遠(yuǎn)來看，大眾方面希望在量子計算機上模擬完整的電動汽車電池的化學(xué)結(jié)構(gòu)，以開發(fā)和生產(chǎn)能量密度更高的動力電池。大眾專家利用新開發(fā)的算法，為在量子計算機上模擬和優(yōu)化高性能電動汽車電池的化學(xué)結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。這種量子算法可以根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，如輕量化、最大功率密度或電池組件來模擬電池的化學(xué)成分，這將有助于加快電池的開發(fā)過程，避免時間和資源的浪費。

    目前，奔馳研發(fā)部門正在研究如何利用量子計算機來探索發(fā)現(xiàn)未來十年內(nèi)可用于電動汽車高級電池的新材料。奔馳北美研發(fā)中心創(chuàng)新主管本杰明·波澤表示：“發(fā)現(xiàn)新型電池材料可開啟價值10億美元的機遇，我們可以用量子計算機模擬電池的化學(xué)結(jié)構(gòu)，這是目前普通二進(jìn)制計算機無法做到的。”當(dāng)前，戴姆勒正與美國計算機巨頭IBM的量子計算部門合作，目標(biāo)是在未來5至10年左右，在動力電池領(lǐng)域部署下一代計算能力。此外，戴姆勒還在生產(chǎn)制造工廠中利用量子計算機模擬各種焊接場景的可能性。

    全球最大的汽車零部件供應(yīng)商博世集團近期也已收購了從美國哈佛大學(xué)拆分出來的薩帕塔計算公司的部分股份。薩帕塔計算公司的目標(biāo)是成為量子算法領(lǐng)域的引領(lǐng)者。博世方面預(yù)測，未來10年，市場對量子計算類的應(yīng)用軟件需求可能達(dá)到數(shù)十億美元。因此，汽車廠商希望在這項有望改變汽車業(yè)“游戲規(guī)則”的新技術(shù)上加大投資，不管是移動出行還是人工智能，或是汽車零部件的優(yōu)化設(shè)計以及電池材料的探索，量子計算都有望發(fā)揮更大的作用。

    ■ 德國車企領(lǐng)先

    當(dāng)前在量子計算領(lǐng)域，美國和中國領(lǐng)先世界，雙方的競爭已進(jìn)入白熱化階段，而歐洲已經(jīng)明顯落后。為了迎頭趕上，歐盟委員會近期已經(jīng)啟動了一項為期10年的計劃，計劃提供10億歐元資金，促進(jìn)該地區(qū)量子技術(shù)的研發(fā)。德國久負(fù)盛名的于利希研究中心正在利用其中一部分資金，計劃在3年內(nèi)設(shè)計和制造一臺量子計算機。

    隨著越來越多資金流入這一領(lǐng)域，量子計算技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用是遲早的事情。雖然目前歐洲在量子計算領(lǐng)域落后于中、美兩國，但歐洲車企，尤其是德國車企深具全球化眼光和前瞻性思維，已經(jīng)開始將量子計算技術(shù)應(yīng)用于汽車業(yè)，遙遙領(lǐng)先于全球其他車企。

    據(jù)悉，大眾對量子計算技術(shù)的前景非常有信心，已在美國為3項相關(guān)技術(shù)申請了專利，并計劃利用該技術(shù)在一些試點城市創(chuàng)建“空中交通控制”系統(tǒng)。歐洲汽車分析師馬庫斯·溫克勒認(rèn)為，未來，大眾、福特等量子計算方面的先行者有望在這一顛覆性技術(shù)領(lǐng)域搶占先機，率先實現(xiàn)盈利。

    量子計算技術(shù)可以幫助車企更好、更快地完成從生產(chǎn)制造到移動出行等一系列業(yè)務(wù)。“在未來的智慧城市中，量子計算機將成為人工智能、機器學(xué)習(xí)等技術(shù)的推動者，并產(chǎn)生巨大的影響。”溫克勒說。