上海交大发布全球首个量子科学计算平台,9 维方程计算效率提高 1 万亿倍以上

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11 月 23 日消息,上海交通大学量子科学计算团队 11 月 22 日发布全球首个量子科学计算平台 UnitaryLab,目标直指科学与工程领域的算力难题:

通过开发覆盖偏微分 / 常微分方程求解、数值线性代数、优化、机器学习、统计计算等领域的量子算法,突破经典计算的算力瓶颈,为高难度科学与工程问题提供高效求解方案。

其中,UnitaryLab 1.0 首先着眼于微分方程求解这一科学计算核心问题,它实现了对微分方程的量子算法构建、求解和量子线路设计,成功突破传统计算效率瓶颈,理论上可以将 3 维方程的计算效率提高 6 倍以上,将 5 维方程的计算效率提高 2.5 万倍以上,将 9 维方程的计算效率提高 1 万亿倍以上,标志着量子计算从理论研究向产业化落地迈出关键一步。

UnitaryLab 1.0 的核心优势源于上海交通大学金石、Nana Liu 团队提出的“薛定谔化”系列量子算法。该算法创新性地将偏微分方程转化为量子系统可直接处理的酉演化形式(薛定谔型方程),解决了传统量子算法难以适配复杂科学工程计算问题的行业痛点。

据介绍,UnitaryLab 1.0 整合“模型构建 - 算法适配 - 结果可视化”全链路工具,搭配直观操作界面,使量子计算变得“友好易用”。平台内置上海交大原创的“薛定谔化”核心算法与模型,将复杂的量子化建模过程直接简化为“参数输入”,用户无需专业量子知识,只需录入问题核心数据,系统就能自动完成转化与计算,全程无需手动编写复杂代码。

UnitaryLab 1.0 创新支持“科研 + 产业”双场景适配,实现“一套平台满足多重需求”。教学科研端,搭载支持实时编辑的可视化量子线路模块,让学生直观看到量子算法的工作原理;产业应用端,内置许多应用领域常用的方程库,如金融建模的 Black-Scholes 方程、地质勘探的弹性波方程等等,满足用户多样的计算需求。

UnitaryLab 1.0 依托原创核心算法与开放接口,支持功能模块灵活拓展,从基础模拟到复杂问题求解,均可根据科研课题或产业场景定制化计算。在硬件适配上,与主流量子计算硬件架构的全兼容。同时既可以对接量子真机开展技术验证,也能在日常的办公电脑上实现高精度量子线路模拟,无需用户更换设备或额外投入。

从上海交通大学公告获悉,平台推出后已获得海内外科研团队的积极测试,用于量子计算模拟的研究。同时吸引了大量的合作者,平台已与国内量子硬件头部企业达成合作,将 UnitaryLab 1.0 应用于真机验证;已与不同企业端的工业设计仿真软件团队、通用型科学计算与系统仿真软件团队建立初步合作沟通。

团队还将就偏微分方程量子算法的标准设置等开展研究,构建“算法流程 — 线路实现 — 软硬件接口”全链路 PDE 量子求解标准体系,推动量⼦算法从“碎⽚化探索”转向“标准化落地”。