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，計(jì)算效率已成為核心痛點(diǎn)。昨日，上海交通大學(xué)量子科學(xué)計(jì)算團(tuán)隊(duì)發(fā)布全球首款量子科學(xué)計(jì)算平臺(tái)UnitaryLab，目標(biāo)直指科學(xué)與工程領(lǐng)域的算力難題：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。

量子科學(xué)計(jì)算平臺(tái)UnitaryLab 1.0正式發(fā)布 攝影：陶磊

UnitaryLab 1.0版首先著眼于常/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)，突破傳統(tǒng)計(jì)算效率瓶頸，理論上可以將3維（每個(gè)維度是128個(gè)自由度的時(shí)候，3維、5維、9維均以此為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)算）方程的計(jì)算效率提高6倍以上，將5維方程的計(jì)算效率提高2.5萬倍以上，將9維方程的計(jì)算效率提高1萬億倍以上，標(biāo)志著量子計(jì)算從理論研究向產(chǎn)業(yè)化落地邁出關(guān)鍵一步。

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)。該成果被國(guó)家自然科學(xué)基金委2024年年度報(bào)告選為數(shù)學(xué)唯一代表性成果。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。

圖為量子科學(xué)計(jì)算平臺(tái)UnitaryLab1.0現(xiàn)場(chǎng)演示 攝影：陶磊

UnitaryLab 1.0創(chuàng)新整合 “模型構(gòu)建 - 算法適配 - 結(jié)果可視化” 全鏈路工具，搭配直觀操作界面，使量子計(jì)算變得“友好易用”。平臺(tái)內(nèi)置上海交大原創(chuàng)的 “薛定諤化”核心算法與模型，將復(fù)雜的量子化建模過程直接簡(jiǎn)化為“參數(shù)輸入”，用戶無需專業(yè)量子知識(shí)，只需錄入問題核心數(shù)據(jù)，系統(tǒng)就能自動(dòng)完成轉(zhuǎn)化與計(jì)算，全程無需手動(dòng)編寫復(fù)雜代碼?！斑@款產(chǎn)品極大地降低了使用量子計(jì)算的門檻。”平臺(tái)總負(fù)責(zé)人張鐳教授表示，UnitaryLab 1.0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。

UnitaryLab 1.0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”。教學(xué)科研端，搭載支持實(shí)時(shí)編輯的可視化量子線路模塊，讓學(xué)生直觀看到量子算法的工作原理；產(chǎn)業(yè)應(yīng)用端，內(nèi)置許多應(yīng)用領(lǐng)域常用的方程庫(kù)，如金融建模的 Black-Scholes 方程、地質(zhì)勘探的彈性波方程等等，滿足用戶多樣的計(jì)算需求?！捌脚_(tái)有效地處理了科研與產(chǎn)業(yè)脫節(jié)的行業(yè)痛點(diǎn)。”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)實(shí)際問題也能反哺科研創(chuàng)新。

UnitaryLab 1.0依托原創(chuàng)核心算法與開放接口，支持功能模塊靈活拓展，從基礎(chǔ)模擬到復(fù)雜問題求解，均可根據(jù)科研課題或產(chǎn)業(yè)場(chǎng)景定制化計(jì)算。在硬件適配上，與主流量子計(jì)算硬件架構(gòu)的全兼容。同時(shí)既可以對(duì)接量子真機(jī)開展技術(shù)驗(yàn)證，也能在日常的辦公電腦上實(shí)現(xiàn)高精度量子線路模擬，無需用戶更換設(shè)備或額外投入。

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。

原標(biāo)題：《上海交大發(fā)布全球首款量子科學(xué)計(jì)算平臺(tái)讓9維方程提速萬億倍》

欄目編輯：郜陽 陶磊 攝

作者：新民晚報(bào) 易蓉