設(shè)置
  • 日夜間
    隨系統(tǒng)
    淺色
    深色
  • 主題色

中國科學(xué)家利用我國自主量子計(jì)算機(jī)“本源悟空”成功實(shí)現(xiàn)全球最大規(guī)模量子計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)仿真

2024/10/25 20:38:06 來源:IT之家 作者:問舟 責(zé)編:問舟
感謝IT之家網(wǎng)友 有容乃悅 的線索投遞!

IT之家 10 月 25 日消息,計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車工程、船舶設(shè)計(jì)等領(lǐng)域,飛行器、汽車及船舶的外形設(shè)計(jì)都與其緊密相關(guān)。算力提升可以加快飛機(jī)、汽車的更新迭代和降低設(shè)計(jì)成本。然而,傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)越來越難以滿足這些領(lǐng)域?qū)τ?jì)算規(guī)模、計(jì)算精度和計(jì)算速度的要求。

安徽省量子計(jì)算工程研究中心表示,我國科學(xué)家近期取得了重大突破,成功開發(fā)出一種新型的量子計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(QCFD)方法,并在中國第三代自主超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“本源悟空”上實(shí)現(xiàn)了迄今全球規(guī)模最大的 QCFD 仿真案例。

這標(biāo)志著國產(chǎn)量子算力在解決實(shí)際問題方面取得重要進(jìn)展,目前相關(guān)成果已經(jīng)發(fā)表在國際期刊《應(yīng)用力學(xué)與工程中的計(jì)算機(jī)方法》上(DOI:10.1016/j.cma.2024.117428)。

IT之家查詢公開資料獲悉,今年 1 月全球上線的“本源悟空”,是目前我國先進(jìn)的可編程、可交付超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī),已為來自全球 133 個(gè)國家超 1500 萬人次提供量子云服務(wù),完成 27 萬個(gè)量子運(yùn)算任務(wù)。

據(jù)官方介紹,該研究由陳昭昀副研究員及其團(tuán)隊(duì)主導(dǎo),聚焦于解決在近期量子計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)仿真面臨的量子噪聲顯著、比特資源不足等多個(gè)關(guān)鍵問題。

研究團(tuán)隊(duì)提出 Iterative-QLS 算法,基于最小 L2 范數(shù)原則有效抑制了量子噪聲的影響。為了避免量子態(tài)層析過程的大量計(jì)算資源消耗,團(tuán)隊(duì)還創(chuàng)新性地提出一種稀疏層析方法,可高效提取量子信息從而保持算法整體優(yōu)勢。

成果在本源量子的“悟空”號(hào)超導(dǎo)計(jì)算機(jī)上對(duì)上述高效容錯(cuò)量子算法進(jìn)行了驗(yàn)證并成功模擬了二維 Poiseuille 流動(dòng),計(jì)算結(jié)果與理論解的相對(duì)誤差低于 0.2%,實(shí)現(xiàn)了在當(dāng)前含噪量子計(jì)算機(jī)的流動(dòng)高精度模擬。

圖片

針對(duì)當(dāng)前量子計(jì)算機(jī)的計(jì)算資源十分有限,難以支撐實(shí)際流動(dòng)問題模擬需求,研究團(tuán)隊(duì)在 Iterative-QLS 算法基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出 Sub-QLS 算法,實(shí)現(xiàn)彈性地計(jì)算不同規(guī)模的 CFD 問題。

基于該算法,研究人員在“悟空”號(hào)超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)上模擬了網(wǎng)格規(guī)模為 41×41 非定常聲波傳播問題,求解的線性方程組維度高達(dá) 5043,成功展示了在超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)上進(jìn)行大規(guī)模流體模擬的潛力。這也是迄今為止國際上采用量子計(jì)算的最大規(guī)模 CFD 案例。

圖片

論文給出了一套利用量子計(jì)算模擬實(shí)際 CFD 問題的綜合性方法,使得在含噪的量子計(jì)算機(jī)上也能進(jìn)行高精度、大規(guī)模的流動(dòng)模擬。陳昭昀副研究員表示:“未來,我們有望在 NISQ (含噪中等規(guī)模量子) 階段利用量子計(jì)算解決一些目前 CFD 由于算力不足而無法模擬的流動(dòng)問題。進(jìn)一步把握好量子計(jì)算的科學(xué)價(jià)值,挖掘其戰(zhàn)略意義”。

廣告聲明:文內(nèi)含有的對(duì)外跳轉(zhuǎn)鏈接(包括不限于超鏈接、二維碼、口令等形式),用于傳遞更多信息,節(jié)省甄選時(shí)間,結(jié)果僅供參考,IT之家所有文章均包含本聲明。

相關(guān)文章

關(guān)鍵詞:量子計(jì)算機(jī)

軟媒旗下網(wǎng)站: IT之家 最會(huì)買 - 返利返現(xiàn)優(yōu)惠券 iPhone之家 Win7之家 Win10之家 Win11之家

軟媒旗下軟件: 軟媒手機(jī)APP應(yīng)用 魔方 最會(huì)買 要知