“本源悟空”量子计算新突破,流体动力学仿真创全球最大规模

   时间:2024-10-25 21:26 来源:ITBEAR作者:任飞扬

在科技领域传来振奋人心的消息,计算流体动力学(CFD)作为航空航天、汽车工程及船舶设计等行业的核心技术,正迎来量子计算时代的革新。传统计算机在应对复杂CFD问题时显得力不从心,而量子计算的出现为这一难题提供了全新解决方案。

据悉,我国科学家在量子计算流体动力学(QCFD)领域取得重大突破,成功开发出新型QCFD方法,并在“本源悟空”量子计算机上实现了全球最大规模的QCFD仿真案例。这一成果标志着国产量子算力在解决实际问题上迈出了重要一步,相关研究已发表在国际权威期刊上。

“本源悟空”作为我国先进的超导量子计算机,自今年1月全球上线以来,已为来自133个国家的超1500万人次提供量子云服务,完成了27万个量子运算任务。此次QCFD方法的成功应用,进一步展示了其在复杂计算任务中的潜力。

该研究由陈昭昀副研究员及其团队主导,针对量子计算机上实现CFD仿真面临的量子噪声显著、比特资源不足等问题,研究团队提出了Iterative-QLS算法和稀疏层析方法,有效抑制了量子噪声的影响,并高效提取了量子信息。

在“悟空”号超导量子计算机上,研究团队成功模拟了二维Poiseuille流动,计算结果与理论解的相对误差低于0.2%,实现了在当前含噪量子计算机上的高精度流动模拟。研究团队还提出了Sub-QLS算法,进一步提升了量子计算机在模拟不同规模CFD问题上的灵活性。

基于Sub-QLS算法,研究人员在“悟空”号上模拟了网格规模为41×41的非定常声波传播问题,求解的线性方程组维度高达5043,这是迄今为止国际上采用量子计算的最大规模CFD案例。这一成果展示了量子计算机在进行大规模流体模拟方面的巨大潜力。

此次研究不仅为量子计算在CFD领域的应用提供了新思路,还为未来利用量子计算解决更复杂流动问题奠定了基础。随着量子计算技术的不断发展,有望在含噪中等规模量子(NISQ)阶段,利用量子计算解决目前由于算力不足而无法模拟的CFD问题。

 
 
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