上海交通大學(xué)量子科學(xué)計(jì)算團(tuán)隊(duì)近日宣布，全球首款量子科學(xué)計(jì)算平臺(tái)UnitaryLab正式上線。這一突破性成果標(biāo)志著量子計(jì)算技術(shù)從理論探索邁向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折，為解決復(fù)雜科學(xué)與工程問題提供了全新計(jì)算范式。

傳統(tǒng)計(jì)算模式在處理高維度、多尺度問題時(shí)面臨算力瓶頸，尤其在天氣預(yù)測(cè)、藥物研發(fā)、金融建模等領(lǐng)域，計(jì)算效率成為制約發(fā)展的核心難題。量子計(jì)算憑借其獨(dú)特的并行計(jì)算能力，被視為突破經(jīng)典計(jì)算極限的關(guān)鍵技術(shù)。UnitaryLab平臺(tái)通過整合量子算法與經(jīng)典計(jì)算需求，首次實(shí)現(xiàn)了量子計(jì)算在工程領(lǐng)域的規(guī)模化應(yīng)用。

平臺(tái)核心突破在于"薛定諤化"量子算法框架的構(gòu)建。研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地將偏微分方程轉(zhuǎn)化為量子系統(tǒng)可處理的酉演化形式，解決了傳統(tǒng)量子算法與工程計(jì)算適配性差的技術(shù)痛點(diǎn)。該算法理論上可將三維方程計(jì)算效率提升6倍，五維方程提升2.5萬倍，九維方程更可達(dá)1萬億倍。這項(xiàng)成果被國家自然科學(xué)基金委2024年度報(bào)告列為數(shù)學(xué)領(lǐng)域代表性突破。

針對(duì)量子計(jì)算應(yīng)用門檻高的行業(yè)痛點(diǎn)，UnitaryLab 1.0版本打造了全鏈路工具鏈。平臺(tái)集成模型構(gòu)建、算法適配、結(jié)果可視化三大模塊，通過直觀的操作界面將復(fù)雜量子建模簡化為參數(shù)輸入。用戶無需掌握量子物理或編程知識(shí)，僅需輸入核心數(shù)據(jù)即可自動(dòng)完成計(jì)算流程。這種"傻瓜式"操作模式使工程師、科研人員及高校學(xué)生都能快速開展量子計(jì)算研究。

在教學(xué)科研場(chǎng)景中，平臺(tái)配備實(shí)時(shí)編輯的可視化量子線路模塊，幫助學(xué)生直觀理解算法原理；產(chǎn)業(yè)應(yīng)用端則預(yù)置金融、地質(zhì)、能源等領(lǐng)域的專用方程庫，滿足多樣化計(jì)算需求。這種雙場(chǎng)景適配能力有效打通了"人才培養(yǎng)-科研創(chuàng)新-產(chǎn)業(yè)應(yīng)用"的完整鏈條，形成產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的生態(tài)閉環(huán)。

平臺(tái)上線后已通過多輪測(cè)試驗(yàn)證，與國內(nèi)量子硬件龍頭企業(yè)達(dá)成真機(jī)驗(yàn)證合作，并與工業(yè)設(shè)計(jì)仿真、通用科學(xué)計(jì)算軟件團(tuán)隊(duì)建立技術(shù)對(duì)接。研發(fā)團(tuán)隊(duì)正牽頭制定偏微分方程量子算法標(biāo)準(zhǔn)體系，推動(dòng)行業(yè)從技術(shù)探索向標(biāo)準(zhǔn)化落地轉(zhuǎn)型。平臺(tái)開放的硬件接口已實(shí)現(xiàn)與主流量子計(jì)算架構(gòu)的全兼容，為構(gòu)建"算法-軟件-硬件"協(xié)同生態(tài)奠定基礎(chǔ)。

目前，UnitaryLab已吸引海內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)開展合作研究，在量子計(jì)算模擬領(lǐng)域取得多項(xiàng)進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)計(jì)劃持續(xù)迭代算法性能，開發(fā)專用硬件設(shè)備，拓展平臺(tái)在材料科學(xué)、人工智能等新興領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景，加速量子計(jì)算技術(shù)向產(chǎn)業(yè)端的滲透轉(zhuǎn)化。