【ITBEAR】在科技領(lǐng)域傳來振奮人心的消息，計算流體動力學(xué)（CFD）作為航空航天、汽車工程及船舶設(shè)計等行業(yè)的核心技術(shù)，正迎來量子計算時代的革新。傳統(tǒng)計算機在應(yīng)對復(fù)雜CFD問題時顯得力不從心，而量子計算的出現(xiàn)為這一難題提供了全新解決方案。
據(jù)悉，我國科學(xué)家在量子計算流體動力學(xué)（QCFD）領(lǐng)域取得重大突破，成功開發(fā)出新型QCFD方法，并在“本源悟空”量子計算機上實現(xiàn)了全球最大規(guī)模的QCFD仿真案例。這一成果標(biāo)志著國產(chǎn)量子算力在解決實際問題上邁出了重要一步，相關(guān)研究已發(fā)表在國際權(quán)威期刊上。
“本源悟空”作為我國先進的超導(dǎo)量子計算機，自今年1月全球上線以來，已為來自133個國家的超1500萬人次提供量子云服務(wù)，完成了27萬個量子運算任務(wù)。此次QCFD方法的成功應(yīng)用，進一步展示了其在復(fù)雜計算任務(wù)中的潛力。
該研究由陳昭昀副研究員及其團隊主導(dǎo)，針對量子計算機上實現(xiàn)CFD仿真面臨的量子噪聲顯著、比特資源不足等問題，研究團隊提出了Iterative-QLS算法和稀疏層析方法，有效抑制了量子噪聲的影響，并高效提取了量子信息。
在“悟空”號超導(dǎo)量子計算機上，研究團隊成功模擬了二維Poiseuille流動，計算結(jié)果與理論解的相對誤差低于0.2%，實現(xiàn)了在當(dāng)前含噪量子計算機上的高精度流動模擬。研究團隊還提出了Sub-QLS算法，進一步提升了量子計算機在模擬不同規(guī)模CFD問題上的靈活性。
基于Sub-QLS算法，研究人員在“悟空”號上模擬了網(wǎng)格規(guī)模為41×41的非定常聲波傳播問題，求解的線性方程組維度高達5043，這是迄今為止國際上采用量子計算的最大規(guī)模CFD案例。這一成果展示了量子計算機在進行大規(guī)模流體模擬方面的巨大潛力。
此次研究不僅為量子計算在CFD領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新思路，還為未來利用量子計算解決更復(fù)雜流動問題奠定了基礎(chǔ)。隨著量子計算技術(shù)的不斷發(fā)展，有望在含噪中等規(guī)模量子（NISQ）階段，利用量子計算解決目前由于算力不足而無法模擬的CFD問題。
