不用等!富士通的量子計算機夢，先從“退火技術”開始

量子運算（Quantum Computing）是下一時代最重要的技術，強大的運算力有機會推動人工智慧大躍進，甚至讓科技奇點（Technological Singularity，科技發展到一定程度時，在很短的時間內可能會有極大而接近無限的進步）提前到來。

到那個時候，舊有的社會模式會被遺棄，新的科技規則將主宰世界。也因此全球科技巨頭都希望能先卡好位置，佔據未來的領導地位，包括Google、IBM、微軟都投入鉅額資本於量子技術。

日本最大的IT服務商富士通（Fujitsu），也認可量子技術的未來性。不過，與其投入資金在裝置昂貴、尚未落地、未商用化的量子計算機上，他們務實地先朝“類量子運算”前進，開發出模擬量子運算的數字退火（digital annealing）技術晶片與伺服器，以商用、馬上能用為前提，替企業提前為未來做好準備。

何謂退火，又能解決什麼問題?

富士通的數字退火標明是“受到量子啟發”的技術。而量子退火是透過

量子漲落

的特性，擁有能在多組候選解答中找到解答的能力。

量子漲落

在量子力學中，量子漲落（quantum fluctuation）允許在“完全空無一物”的空間中出現少許能量，且該能量在極短的時間內會消失。

舉個例子來說，如果想知道一片山谷中最低點的位置，可以請一名測量員地毯式搜查，花上大把時間踏遍所有位置獲得解答。而退火技術則像是空投一名會分身的測量員，隨機出現在山谷中的所有位置，各自迴應後，找出真正的最低點。

退火技術最適合適來解決組合最佳化（combinatorial optimization）問題，如旅行業務員、裝箱問題，不過，為何需要透過量子運算，用普通的計算機不行嗎？

以經典的組合最佳化問題“旅行業務員”來說，當地圖上有5座城市，如果業務員要找出訪問每座城市，且最終須回到原點的路線，總共有120種可能──這種程度傳統計算機還能以“暴力”的方式找出所有答案後選出解答，但當城市的數量達到30座，可能性將高達2。65×10的32次方（演算法為30！=30×29×28…。×3×2×1）時，傳統計算機需要花上8億年才能算出所有的答案，但透過富士通的數字退火技術，一秒內就能獲得解答。

富士通投資數字退火技術，最主要仍是因為量子計算機的不確定性。

富士通AI業務總部日本區負責人後藤正智也在富士通論壇上提到：“不太確定量子計算機在兩、三年內是否能夠成真。”因為量子計算機仍有例如：構建低溫環境的成本、真實應用的場景、商用化的考量等許多障礙待克服。

傳統方式：

以拼圖為例，要找出最佳解答，傳統方式是一步步放進拼圖，一旦失敗了就要從頭開始，而且不知道要花多久時間才能成功。

退火方式：

退火方式是在極短的時間內搖晃所有拼圖，讓它們拼出極大量的候選答案，優勢是時間短、有機會獲得最佳解；缺點是獲得的是“相對”最佳解。

西敏寺銀行、大眾汽車都是客戶

因此富士通選擇投入能夠在真實世界派上用場，且具商業價值的數字退火技術。他們在2018年推出了數字退火晶片DAU（Digital Annealing Unit），2019年更推出了伺服器，採用租賃並提供技術支援的方式向企業主收費。

且富士通的數字退火技術目前已在製藥、醫學、運輸、金融與製造業等領域驗證可行，如西敏寺銀行、大眾汽車都是其客戶。

舉更實際的案例來說，日本巖槻區的郵局就應用數字退火技術，解決郵件物流的複雜問題。由於郵局貨車傳送郵件時需要考量的因素相當多，包含運送成本、郵務員工時、包裹種類與重量等，再加上運送路徑，可能性組合無限多，用傳統計算機幾乎不可能找出最佳路徑。

但在匯入數字退火技術數個月後，郵局運送車數量從52輛減低至48輛，整體的成本估計減少了7%。更大的關鍵是計算時間，透過數字退火技術只需1秒就能獲得解答。

不過，富士通數字退火展示區的解說員也提到，透過數字退火計算方式得到的答案，並不能確定是“最佳解”，需要不斷重新計算，相互對比找尋最合適的路徑和運送方式。

也因為有許多案例與客戶，富士通資深全球產品營銷經理曼朱‧安妮‧歐烏曼（Manju Annie Oommen）才說，數字退火技術能夠解決問題，“而且能讓企業先為量子計算機的時代做好準備。”

或者更簡單的來說，數字退火技術，是通往量子運算的橋樑，也是富士通在面對量子技術來臨前所選擇的策略。