上海交通大學(xué)量子科學(xué)計(jì)算團(tuán)隊(duì)22日正式發(fā)布全球首款量子科學(xué)計(jì)算平臺(tái)UnitaryLab，通過開發(fā)覆蓋偏微分/常微分方程求解、數(shù)值線性代數(shù)、優(yōu)化、機(jī)器學(xué)習(xí)、統(tǒng)計(jì)計(jì)算等領(lǐng)域的量子算法，突破經(jīng)典計(jì)算的算力瓶頸，為高難度科學(xué)與工程問題提供高效求解方案。
從天氣預(yù)報(bào)、藥物設(shè)計(jì)到金融風(fēng)險(xiǎn)管理，眾多前沿領(lǐng)域的發(fā)展都離不開復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算求解。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)面對(duì)大規(guī)模、高維度、多尺度、高精度的計(jì)算需求時(shí)，往往陷入“算力不足、耗時(shí)過長(zhǎng)”的困境，計(jì)算效率的瓶頸已成為制約發(fā)展的核心痛點(diǎn)。
UnitaryLab1.0首先著眼于常/偏微分方程求解這一科學(xué)計(jì)算核心問題，它實(shí)現(xiàn)了對(duì)常/偏微分方程的量子算法構(gòu)建、求解和量子線路設(shè)計(jì)，成功突破傳統(tǒng)計(jì)算效率瓶頸。
據(jù)介紹，UnitaryLab1.0的核心優(yōu)勢(shì)源于上海交通大學(xué)金石、Nana Liu團(tuán)隊(duì)提出的“薛定諤化”系列量子算法。該算法創(chuàng)新性地將偏微分方程轉(zhuǎn)化為量子系統(tǒng)可直接處理的酉演化形式(薛定諤型方程)，解決了傳統(tǒng)量子算法難以適配復(fù)雜科學(xué)工程計(jì)算問題的行業(yè)痛點(diǎn)。該算法實(shí)現(xiàn)了量子計(jì)算與經(jīng)典科學(xué)工程計(jì)算的高效銜接，降低了量子計(jì)算的應(yīng)用門檻，為金融、能源、醫(yī)療等行業(yè)的復(fù)雜計(jì)算問題提供了全新解決方案，對(duì)推動(dòng)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)化具有重要意義。
UnitaryLab的核心使命，是以“薛定諤化”、線性代數(shù)、優(yōu)化等各類量子算法為基礎(chǔ)，構(gòu)建一個(gè)全流程、上手快的量子科學(xué)計(jì)算平臺(tái)，旨在讓強(qiáng)大的量子算力真正走出實(shí)驗(yàn)室，服務(wù)于科研與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。
“這款產(chǎn)品極大地降低了使用量子計(jì)算的門檻。”UnitaryLab平臺(tái)總負(fù)責(zé)人張鐳教授表示，UnitaryLab1.0讓工程師、科研人員、學(xué)生等非量子領(lǐng)域用戶，也能快速開展量子科學(xué)計(jì)算與工程仿真，將建模周期大幅縮短，極大地加速了復(fù)雜問題的求解效率，推動(dòng)了量子產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)的全面升級(jí)。
UnitaryLab1.0創(chuàng)新支持“科研+產(chǎn)業(yè)”雙場(chǎng)景適配，實(shí)現(xiàn)“一套平臺(tái)滿足多重需求”。據(jù)其軟件開發(fā)負(fù)責(zé)人胡俊鵬博士介紹，平臺(tái)覆蓋多領(lǐng)域高算力需求的核心求解方程，真正實(shí)現(xiàn)“一次開發(fā)，多場(chǎng)景部署”。這不僅豐富了高校的量子教學(xué)的工具，更打通了“人才培養(yǎng)-科研創(chuàng)新-產(chǎn)業(yè)應(yīng)用”的完整鏈條，讓企業(yè)的實(shí)際問題也能反哺科研創(chuàng)新。
平臺(tái)推出后已獲得海內(nèi)外科研團(tuán)隊(duì)的積極測(cè)試，用于量子計(jì)算模擬的研究。同時(shí)吸引了大量的合作者，平臺(tái)已與國內(nèi)量子硬件頭部企業(yè)達(dá)成合作，將UnitaryLab1.0應(yīng)用于真機(jī)驗(yàn)證；已與不同企業(yè)端的工業(yè)設(shè)計(jì)仿真軟件團(tuán)隊(duì)、通用型科學(xué)計(jì)算與系統(tǒng)仿真軟件團(tuán)隊(duì)建立初步合作溝通，積極探索不同領(lǐng)域的量子賦能。團(tuán)隊(duì)還將就偏微分方程量子算法的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置等開展研究，構(gòu)建“算法流程—線路實(shí)現(xiàn)—軟硬件接口”全鏈路PDE量?求解標(biāo)準(zhǔn)體系，推動(dòng)量?算法從“碎?化探索”轉(zhuǎn)向“標(biāo)準(zhǔn)化落地”。
未來，團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)深耕量子算法創(chuàng)新并研發(fā)特色算法適配的專用硬件設(shè)備，迭代升級(jí)UnitaryLab平臺(tái)的功能模塊與應(yīng)用生態(tài)，推動(dòng)軟硬件一體化解決方案的規(guī)模化落地，讓量子計(jì)算成為驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、破解算力瓶頸的核心引擎。(記者 許婧 鄭瑩瑩)