挑战量子计算在航空航天领域应用 中国团队崭露头角

记者从合肥高新区获悉，该区企业本源量子成功入围该计算挑战赛决赛，成为唯一晋级决赛的中国团队。

据悉，这一赛事由欧洲空客公司主办，面向全球量子计算团队，旨在解决量子计算在航空航天领域的一系列应用问题。经过角逐，本源量子和其他分别来自法国、德国、荷兰等国家的四支队伍一起入围，杀进决赛圈。正式获奖名单将于年底揭晓。

随着经典计算机逐渐接近其算力极限，量子计算有望为世人提供更高水平的计算能力。作为先进计算解决方案的活跃用户，空中客车公司（后简称“空客公司”）一直在探索利用最前沿的计算方式解决航空航天工业的关键问题，并永久改变飞机的制造和飞行方式。

2019年1月，空客公司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，与该公司联手打造航空航天领域的量子时代。

此次空客量子计算挑战赛（AQCC）提出了从简单的数学到飞行物理学，五个不同类型的问题。包括飞机爬升优化、计算流体动力学、用于求解偏微分方程的量子神经网络、机翼设计优化、飞机装载优化。

总部位于合肥高新区的本源量子成立于2017年，是国内量子计算龙头企业。团队技术起源于中科院量子信息重点实验室，以量子计算机的研发、推广和应用为核心，专注量子计算全栈开发，已自主研发出多种类量子计算软、硬件产品。今年9月，本源量子已率先完成量子计算的科学研究到工程实现的第一目标，发布国产自主可控超导量子计算云平台，并向量子计算产业落地的目标迈进。

去年初，本源量子受邀参赛，针对计算流体动力学问题进行科研攻关，为飞机的设计和优化提供解决方案。

飞机设计的效率在很大程度上取决于飞机的整体空气动力学形状。该设计使用计算流体动力学（CFD）进行，演示飞机周围的气流行为，并揭示作用在飞机表面的空气动力。但是，准确的CFD模拟是一项耗时耗力的任务。这项挑战旨在展示如何使用量子计算算法或以混合量子传统方式运行已建立的CFD仿真，以更快地解决问题，以及该算法如何根据包括计算资源在内的问题复杂性进行扩展。

计算流体动力学（CFD）在飞机设计中十分重要。随着网格点数量的增长，需要强大的计算资源。为此，本源量子团队构建了一个用于在量子计算机上求解CFD问题的算法。算法是有限体积法的量子版本（QFVM），也是一个迭代法，并且也可以在给定空间中模拟演化和稳态。QFVM完全重现经典CFD求解器的结果，输入和输出均为经典数据。在QFVM中，每一步迭代均指数级快于相应的经典算法部分。这意味着量子计算机有计算更为复杂的CFD问题的潜力。不远的未来，量子计算机将会在一个更加复杂的CFD问题上展现其优越性。

专业人士表示，空客量子计算挑战赛解决了空客公司专家提出的航空航天物理问题，也为量子计算界提供了一个难得的机会，用量子计算解决当今世界上与飞行物理学相关的最困难和最复杂的问题，以测试和评估最新可用的计算能力，并进一步推动量子计算技术在航空航天领域落地应用。

量子计算技术的不断突破与应用场景的持续拓展说明，量子计算的未来并不遥远了。（记者 吴长锋）