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          “本源悟空”量子計算新突破,流體動力學仿真創全球最大規模

             發布時間:2024-10-25 21:26 作者:任飛揚

          在科技領域傳來振奮人心的消息,計算流體動力學(CFD)作為航空航天、汽車工程及船舶設計等行業的核心技術,正迎來量子計算時代的革新。傳統計算機在應對復雜CFD問題時顯得力不從心,而量子計算的出現為這一難題提供了全新解決方案。

          據悉,我國科學家在量子計算流體動力學(QCFD)領域取得重大突破,成功開發出新型QCFD方法,并在“本源悟空”量子計算機上實現了全球最大規模的QCFD仿真案例。這一成果標志著國產量子算力在解決實際問題上邁出了重要一步,相關研究已發表在國際權威期刊上。

          “本源悟空”作為我國先進的超導量子計算機,自今年1月全球上線以來,已為來自133個國家的超1500萬人次提供量子云服務,完成了27萬個量子運算任務。此次QCFD方法的成功應用,進一步展示了其在復雜計算任務中的潛力。

          該研究由陳昭昀副研究員及其團隊主導,針對量子計算機上實現CFD仿真面臨的量子噪聲顯著、比特資源不足等問題,研究團隊提出了Iterative-QLS算法和稀疏層析方法,有效抑制了量子噪聲的影響,并高效提取了量子信息。

          在“悟空”號超導量子計算機上,研究團隊成功模擬了二維Poiseuille流動,計算結果與理論解的相對誤差低于0.2%,實現了在當前含噪量子計算機上的高精度流動模擬。研究團隊還提出了Sub-QLS算法,進一步提升了量子計算機在模擬不同規模CFD問題上的靈活性。

          基于Sub-QLS算法,研究人員在“悟空”號上模擬了網格規模為41×41的非定常聲波傳播問題,求解的線性方程組維度高達5043,這是迄今為止國際上采用量子計算的最大規模CFD案例。這一成果展示了量子計算機在進行大規模流體模擬方面的巨大潛力。

          此次研究不僅為量子計算在CFD領域的應用提供了新思路,還為未來利用量子計算解決更復雜流動問題奠定了基礎。隨著量子計算技術的不斷發展,有望在含噪中等規模量子(NISQ)階段,利用量子計算解決目前由于算力不足而無法模擬的CFD問題。

           
           
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