国产量子算力重大突破！全球规模最大 QCFD 仿真案例在悟空量子计算

科技发展日新月异，量子计算等领域的研究进展备受关注。我国近期在量子计算流体动力学领域取得的重大突破，无疑给人们带来了极大的鼓舞。这一成就，无疑极大地提振了人们的信心。

成果发布背景

计算流体动力学在航空航天、汽车工程以及船舶设计等多个领域发挥着至关重要的地位。无论是飞机、汽车还是船舶的设计，都离不开这一技术的支撑。不过，传统的方法或许存在不少限制。近期，安徽省量子计算工程研究中心传来喜讯。该中心的科研团队实现了创新性的突破。他们利用我国自主研发的第三代超导量子计算机“本源悟空”进行了研究。自今年1月全球上线以来，这台计算机已向全球133个国家的超过1500万人次提供了量子云服务，并且成功完成了27万个量子运算任务。

在繁忙的科研环境中，量子计算机遭遇了新的挑战。科学家们正致力于在此基础之上实现计算技术的创新突破。这一进展无疑将对全球量子计算领域的发展带来深远且重要的影响。

研发团队及其方向

陈昭昀副研究员带领的团队承担了这项研究任务。他们的研究重点在于量子计算机在流体动力学仿真过程中遇到的问题。这些问题颇为复杂，例如量子噪声明显，比特资源短缺，这些都成为了发展的障碍。怀揣着解决这些难题的坚定决心，他们全情投入到了研究工作之中。

团队成功研发了Iterative-QLS算法，该算法严格遵循最小L2范数原则。它能有效抑制量子噪声带来的不良影响。这一步骤至关重要，因为量子噪声正是阻碍量子计算达到更高精度和效率的敌人。

创新的稀疏层析方法

研究期间，团队为了节省计算资源，在量子态层析领域，独创性地运用了稀疏层析技术。量子计算领域里的计算资源，就像珍贵的财富，必须谨慎对待。而这种稀疏层析技术，巧妙地解决了这一难题。

它能高效地提取量子信息，这一特性让算法始终保持领先。这项创新成果在研究中扮演了至关重要的桥梁角色。没有这一创新，后续的研究成果或许将难以达成。

高精度的模拟成果

悟空号超导计算机成功验证了这些成果。科研人员开展了二维Poiseuille流动的模拟实验。实验结果令人震惊，计算结果与理论解的相对误差竟然低至0.2%。这样的数据确实让人惊叹不已。

高精度技术使我们得以一窥量子计算流体动力学领域的惊人潜力。这一成就表明，我国在这一技术领域正持续进步，正朝着更加精确和稳固的方向稳步前行。

应对有限资源的新算法

量子计算机的资源尚显不足，这给科研人员模拟现实中的流动问题带来了不小的挑战。为了攻克这一难题，科研团队在Iterative-QLS算法的基础上，又研发出了Sub-QLS算法。

该算法的独特之处在于其处理不同规模CFD问题的灵活度。在“悟空”号上，我们进行了41×41网格规模的非定常声波传播模拟。求解过程中，我们遭遇了维度高达5043的线性方程组。这种情况充分表明，我国科研人员针对量子计算资源有限这一挑战所提出的解决方案，具有极高的实用价值。

成果的意义

研究提出了一套全面的方法，其目的是利用量子计算来模拟真实的CFD问题。即便量子计算机存在噪声，这种方法仍能保证高精度和大规模的流体动力学模拟。这一成果将为众多产业带来深远影响。

陈昭昀副研究员对未来抱有极大期待。在NISQ阶段，我们或许能够借助量子计算的力量，解决那些传统CFD算力无法模拟的流动难题。届时，我国航空航天、汽车工程、船舶设计等领域或许将经历一场革命性的变革。在新的算法支持下，量子计算机将如何影响各个领域？欢迎各位读者留言分享你们的观点，同时也请大家点赞并转发这篇文章。