量子，释放石油能量几何？

谷晋/编译

不断成熟的量子计算技术，将在能源行业发挥重要的作用。

能源巨头纷纷将目光投向量子计算领域。 供图/视觉中国

近日，全球领先的量子计算服务公司——牛津量子电路公司宣布，能源巨头雪佛龙旗下的雪佛龙技术风险投资公司正式加入其B轮融资，投资金额高达1亿美元。这一重大投资不仅为牛津量子电路公司提供了强大资金支持，而且标志着能源行业在量子计算应用领域的深入探索。

据牛津量子电路公司官方声明，该公司的技术将为石油和天然气行业带来诸多潜在的突破性机会。具体而言，量子计算有望在催化剂开发和优化、运输和分销网络效率提高等方面发挥重要的作用。通过模拟复杂分子，量子计算有望加速该行业对新材料的发现和开发，进一步推动产品的低碳化进程。

能源巨头纷纷入局

近年来，能源行业巨头纷纷将目光投向量子计算领域，寻求利用这一前沿技术解决行业中的复杂挑战。

国际咨询公司GlobalData发布报告指出，尽管量子计算技术目前仍处于研发探索阶段，但其在油气行业的潜在应用案例非常多，可能在未来进一步扩大。

沙特阿美与法国量子技术开发商Pasqal公司的合作，就是一个典型例子。他们于2022年3月签署谅解备忘录，共同探索量子计算在能源领域的应用。Pasqal公司提供基于中性原子阵列的应用技术和量子领域专业知识，沙特阿美提供能源产业知识与产业环境。这项合作，不仅关注量子计算在能源领域的应用开发，而且涉及量子机器学习的开发。由于在全球能源领域率先使用量子计算，沙特阿美已经成为量子计算超越经典计算机优势的早期受益者。

意大利能源巨头埃尼集团也在2022年11月与Pasqal公司合作，共同开发下一代高性能计算解决方案。

总的来说，能源行业巨头对量子计算技术的兴趣不断增长。他们希望通过与量子计算领域的领导者合作，推动量子计算在其业务中的应用，从而解决一些复杂的业务挑战。随着量子计算技术不断发展和成熟，其将在能源行业发挥越来越重要的作用。

量子计算大有可为

量子计算具有超快的并行计算能力，可在极短时间内处理、分析油气勘探中的海量数据，提高建模精度，使油气业务更高效、更快、更安全。未来，量子计算不仅影响地质勘探和油藏模拟等涉及大量数据处理、分析和建模的领域，而且将给能源行业带来颠覆性影响。

根据权威机构发布的量子计算在油气行业上游领域地质方面的应用及研究，主要包括地球科学解释工作、地震处理及二氧化碳捕集与封存三个方面。

20世纪80年代末以来，地震解释已经发展到4D数据。一些机器学习方法已被用于解决许多地质难题。较成功的应用包括断层/断裂划分、地层相分布、岩性分类等等。如今，机器学习所需的计算机能力和相关架构基本围绕CPU和GPU配置、高性能计算和云计算进行。利用量子计算机挖掘机器学习过程中的潜力，有望将众多不同类型的机器学习和数字孪生应用结合在一起。

目前，油气行业对计算机能力的最大需求是3D叠前深度偏移地震处理。随着量子计算机和相关新处理算法的发展，计算机能力的限制将放宽。利用这些新技术，可以将地球成像为异性的弹性固体。如果量子计算能使地震处理取得进步，那么地震采集和设计必须随之发展。人工智能技术与量子计算结合是一种独特的组合，可分析和识别各种沉积盆地的地震反射模式。

地质封存涉及将液态二氧化碳注入深层多孔岩石，然后对岩石系统进行监测，以确保注入的二氧化碳在所处岩层保持液态。量子计算在二氧化碳封存中变得至关重要的因素，是收集、处理和解释严格的二氧化碳监测所需数据时间范围。在监测封存二氧化碳方面，有一项重要概念是“二氧化碳封存必须是永久性的”。这意味着，对全球每个二氧化碳封存点的监测必须跨越数千年。可以说，监测每个二氧化碳封存点所积累的数据量，超出地球科学家所经历的规模。因此，量子计算对于管理和利用二氧化碳封存活动至关重要。

量子计算前景广泛

GlobalData在报告中强调，量子计算等新计算机策略的重要性不言而喻。

尽管量子计算在地下评估中展现了广泛的应用前景，但面临诸多挑战。最大的困难是，开发能够有效解决地质解释问题的量子算法。这项任务不仅要求具备量子计算的专业知识，而且需要深入了解地球物理学的复杂原理。

当前的量子硬件仍处于初级阶段。量子比特数有限，且错误率较高。这在一定程度上限制了量子计算在地震分析等大规模问题中的应用。

尽管面临挑战，量子计算和地震分析领域还是取得了一些令人瞩目的进展。例如，IBM的研究人员在2019年为全波形反演开发了一种量子算法。尽管该算法在同一问题上尚未超越经典算法，但无疑展示了量子计算在地震分析中的巨大潜力。研究人员为射线追踪方法开发了一种受量子启发的算法，并在合成数据上取得了令人鼓舞的成果。

为了满足未来石油和天然气资源勘探开发、碳捕集与封存，以及寻找地热能、氦气和氢气等新能源的需求，提升计算机性能至关重要。量子计算凭借其独特的量子力学效应，有望同时处理数百万个计算，为能源行业带来前所未有的变革。

责任编辑：曲绍楠