本报记者 彭学英 / 吴明 张骅

　　记者近期从安徽省量子计算工程研究中心获悉，我国科学家在中国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”上，成功完成全球最大规模的量子计算流体动力学（QCFD）仿真，标志着国产量子算力在解决实际问题方面取得重要进展。

 

　　该项目研究团队由合肥综合性国家科学中心人工智能研究院、中国科学技术大学及相关合作机构、本源量子计算科技（合肥）股份有限公司等组成。相关成果以题为“Enabling  Large-Scale and High-Precision Fluid Simulations on Near-Term Quantum Computers”的论文发表于国际权威期刊“Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering”（中科院1区TOP）。

 

　　计算流体动力学广泛应用于航空航天、汽车工程、船舶设计等领域，飞行器、汽车及船舶的外形设计都与其紧密相关。算力提升可以加快飞机、汽车的更新迭代和降低设计成本。然而，传统计算机越来越难以满足这些领域对计算规模、计算精度和计算速度的要求。

 

　　量子计算为计算流体动力学提供了新算力选择。国际知名飞机制造企业——空中客车公司，在2019年发起了全球量子计算挑战赛，邀请了全球36个量子计算团队超过800位研究人员，旨在利用量子算力加快飞机机翼设计。在此次比赛中，本源量子团队构建了一个在量子计算机上求解计算流体动力学问题的算法，成为唯一入围该挑战赛五强名单的中国公司。安徽省量子计算工程研究中心副主任窦猛汉指出：“相较于传统方法，量子计算能够显著加速流体动力学仿真过程，从而大幅缩短研发周期并节省经费。”

 

　　中国科学院量子信息重点实验室副主任、中国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”科研团队主要负责人郭国平表示：“此次研究不仅证明我国自主超导量子计算机具备开展大规模、高精度流体动力学研究的能力，也为我们探索更多复杂科学问题提供了新工具和新方法。”

 

　　研究团队对中国自主量子计算机的算力潜力给予肯定。“为解决NISQ（含噪声中等规模量子）阶段量子噪声显著和量子比特资源不足等难题，研究团队创新性地提出了Iterative-QLS和Sub-QLS算法，有效抑制了量子噪声对计算精度的影响。”研究团队成员叶创超博士介绍，“依托这些算法，我们利用‘本源悟空’成功实现非定常声波传播问题的高精度模拟，展示了超导量子计算机在大规模流体动力学仿真上的潜力，创造了全球最大规模QCFD案例纪录。”

 

　　今年1月全球上线的“本源悟空”，是目前我国最先进的可编程、可交付超导量子计算机，已为来自全球133个国家超1500万人次提供量子云服务，完成27万个量子运算任务。“本源悟空”的国产化率超过80%，其余技术均自研备用。