中國量子計算突破！仿真全球最大規模流體，高超音速或遙遙領先！

你可能想象不到，中國竟然用量子計算機實現了全球最大規模的量子計算流體力學仿真，可能讓本就已經領先的高超音速技術取得更大的優勢，這項突破性研究已發表在國際權威期刊《應用力學和工程中的計算機方法》雜誌上。

飛行器在高超音速飛行時，周圍狂暴的氣流會像拳頭一樣瘋狂擊打飛行器，超高的溫度甚至可能熔化鋼鐵，所以科學家們在設計高超音速飛行器時，必須精確計算出機身周圍複雜的空氣流動。

這個計算有多複雜呢？傳統的計算流體力學（CFD），就像讓你用計算機去測算湍急的山澗溪流中每一滴水的運動軌跡，即使世界上最強大的超級計算機可能也要望而興嘆。

而現在，中國多家頂尖研究機構的力量，包括合肥綜合性國家科學中心、中國空氣動力研究院、中國航空研究院和本源量子等，開發出了兩項關鍵技術：一個叫做'Iterative-QLS'的創新算法，就像是給量子計算機配備了一個“智能糾錯系統”，能夠有效抑制量子計算中常見的錯誤；另一個是“子空間方法”，就像積木一樣把大問題分解成小塊，讓量子計算機能夠處理更大規模的計算問題。這兩項技術的結合，使得高精度的大規模流體模擬成爲可能。

研究人員利用本源量子的超導量子計算機“本源悟空”——這是我國自主研發的高性能量子計算機，開創性地把這套技術引入計算流體力學，形成了"量子-經典混合"計算方法，讓量子計算機去啃最難啃的"硬骨頭"，讓傳統計算機負責相對簡單的運算，兩者優勢互補，協同工作，在實際測試中展現出了驚人的性能：

在泊肅葉流動模擬中，計算誤差低於0.2%；

成功處理了5043維矩陣的聲波傳播問題；

實現了目前量子計算機上最大規模的流體模擬。

這項突破的意義遠不止於創造紀錄。正如論文所說，這是一座連接經典計算和量子計算的橋樑，爲解決更復雜的工程問題開闢了新途徑。未來它可能幫助我們更快更準地設計飛行器、降低航空航天研發成本甚至推動計算科學的發展。

不過目前這項技術還處於早期階段，仍然受到量子比特數量的限制。但隨着量子計算機的進步，這種方法有望在航空航天、計算機圖形學、信號處理等領域發揮更大作用。讓我們期待這項突破不僅推動中國航空航天技術的發展，也爲全球計算科學開闢新天地。

參考文獻：

Chen, Z. Y., et al. (2024). Enabling large-scale and high-precision fluid simulations on near-term quantum computers. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. https://doi.org/10.1016/j.cma.2024.117428