量子计算可以带给工业自动化的好处

像谷歌、IBM和英特尔这样的大型科技公司，以及许多世界顶尖的研究机构和资金最充裕的政府机构，都致力于实现“量子霸权”。

什么是量子霸权

量子至上是理论上的未来状态，在这种状态下，经典计算机执行的任何任务都可以由量子计算机更好地完成。这将意味着计算机处理能力将大幅提高，而这一增长又将在许多不同领域带来许多——目前难以想象的好处。工业自动化是这些行业中的一个。

工业自动化背后的历史

自20世纪中叶通用电气开始将其汽车制造过程的一部分交给继电器、凸轮计时器、鼓定序器和专用闭环控制器等自动化系统，工业自动化一直是人类文明进步的主要推动力。这些早期的工业自动化系统都是由人工控制器操作的，而对它们的编程也受到所描述的机械系统的限制。

从20世纪70年代开始，随着信息技术引入工业自动化，所有这些都发生了变化，这意味着可编程逻辑控制器（PLC）几乎可以“现成”购买，并通过编程来控制许多不同的工业过程。后来的发展开始自动化输入系统和机器人输出，并依赖于信息技术和经典计算机的进步。这些系统包括分布式控制系统（DCSs）和监控和采集数据（SCADA），它们使计算机能够控制整个工厂的过程

与各种机器人技术一样，当前时代的工业自动化受到经典计算机处理能力的限制。越来越大、越来越复杂的工厂，甚至是工厂及其供应线的网络，都依赖于传统的计算机来监控输入、控制输出，并在工业系统中实现最高效率。随着无人驾驶汽车、无人飞机（无人机）和大量连接到物联网（IoT）的智能设备日益成为工业自动化领域的一部分，输入和输出网络——以及处理数据和编程功能的计算机——传统计算机正在达到其实际应用的极限。

量子计算在工业自动化中的作用

一旦量子霸权得以实现，量子计算的好处将直接影响工业自动化和人类社会的其他部分。在工业自动化的宏观层面上，实际量子计算机所能达到的更大的处理能力将使整个过程安全地自动化。这是因为量子计算机将能够处理来自整个系统的数以百万计的输入，准确地识别出工业过程中任何时刻正在发生的事情。

这种精确的识别可以在量子计算机中有效地处理，同时处理所有的功能。然后，这种处理可以为计算机提供控制进一步处理所需的数据，例如，实现无摩擦即时制造，其中物联网设备产生一个信号，最终在工厂复制库存并将其发送给最终用户。对整个社会经济功能的这种控制可能导致废物的大量减少，并可能是使更多的人口能够安全地生活在地球上的关键。

在较小的水平上，工业自动化将受益于量子计算，这也是由于提高了收集和处理大量信息的能力。在这里，复杂且必须精确的制造过程——比如半导体甚至量子计算机制造——可以可靠地实现自动化。

量子计算给工业自动化带来的最后一个好处，在某些方面，在今天是无法想象的。以量子计算机为动力的人工智能和机器学习将比现在使用的技术的迭代更强大。这意味着“我们的产品能够迅速开发出一套最有效的计算机生产工艺和参数的自动化生产系统”。

这样一来，量子计算在工业自动化中的好处仍有待发现，而且必将像信息技术和汽车工业的第一个工业自动化过程在上个世纪所做的那样，改变人类生活。