德國(guó)薩爾大學(xué)教授Wolfgang Maa?和德國(guó)人工智能研究中心的團(tuán)隊(duì)正領(lǐng)導(dǎo)一項(xiàng)名為“Quasim”的項(xiàng)目，該項(xiàng)目旨在利用量子計(jì)算能力優(yōu)化金屬加工行業(yè)的生產(chǎn)流程，以實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)、無(wú)缺陷且尺寸精準(zhǔn)的金屬部件制造。當(dāng)前的傳統(tǒng)計(jì)算架構(gòu)受限于計(jì)算時(shí)間和存儲(chǔ)限制，無(wú)法執(zhí)行某些高級(jí)模擬，而量子計(jì)算則有望突破這一瓶頸。
在航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪機(jī)葉片的精密銑削過(guò)程中，嚴(yán)格的加工策略至關(guān)重要，任何微小的誤差都可能導(dǎo)致昂貴的損失。同樣，激光切割金屬部件時(shí)，高溫可能導(dǎo)致不期望的金屬膨脹或機(jī)器故障，進(jìn)而增加廢品率和降低生產(chǎn)效率。為了解決這些問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)創(chuàng)建工件的數(shù)字孿生并在虛擬環(huán)境中進(jìn)行高分辨率模擬，力求對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行精確優(yōu)化。
然而，生成此類高分辨率模擬所需的龐大數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)超現(xiàn)有傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理能力。這就是量子計(jì)算發(fā)揮作用之處。盡管成熟的量子計(jì)算機(jī)尚未出現(xiàn)，但在Quasim項(xiàng)目中，研究團(tuán)隊(duì)已著手研發(fā)短期和長(zhǎng)期解決方案，利用量子系統(tǒng)的潛力來(lái)提升制造場(chǎng)景中的模擬效果。
借助量子力學(xué)原理和基于量子的機(jī)器學(xué)習(xí)策略，研究者們正在加速解決復(fù)雜模擬中的算法問(wèn)題，并嘗試將量子計(jì)算技術(shù)與傳統(tǒng)物理和材料科學(xué)模型相結(jié)合。通過(guò)對(duì)比和評(píng)估不同方案的有效性，團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)有望在未來(lái)得到實(shí)際應(yīng)用的創(chuàng)新解決方案。目前，結(jié)合傳統(tǒng)模擬方法與量子技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)的混合模型已展現(xiàn)出***令人鼓舞的結(jié)果。
未來(lái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商可能會(huì)利用基于量子計(jì)算機(jī)的模擬預(yù)測(cè)銑削過(guò)程中的葉片振動(dòng)，從而設(shè)定更為精準(zhǔn)的加工參數(shù)以消除加工誤差，大幅減少?gòu)U品率。同時(shí)，激光切割過(guò)程也能通過(guò)優(yōu)化的加工序列提供適宜的功率密度，確保生產(chǎn)出無(wú)損、尺寸精確的金屬部件。
該團(tuán)隊(duì)近期將展示基于量子模擬的銑削和激光切割原型，展示其如何提升傳統(tǒng)制造工藝，縮短材料加工時(shí)間并提高產(chǎn)品質(zhì)量。
文章出自百家號(hào)（全球前沿科學(xué)）
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