中国团队本源量子入围空客公司量子计算全球挑战赛决赛

近日，合肥本源量子团队成功入围欧洲空客公司主办的量子计算挑战赛决赛，成为唯一晋级决赛的中国团队。 该赛事面向全球量子计算团队，旨在解决量子计算在航空航天领域的一系列应用问题。其余四支决赛队伍分别来自法国、德国、荷兰等国家，决赛成绩将于12月揭晓。

图片来源：空客公司官网

面向全球，打造航空航天领域的量子时代

随着经典计算机逐渐接近其算力极限，量子计算有望为世人提供更高水平的计算能力。作为先进计算解决方案的活跃用户，空中客车公司（后简称“空客公司”）一直在探索利用最前沿的计算方式解决航空航天工业的关键问题，并永久改变飞机的制造和飞行方式。

2019年1月，空客公司发起了全球量子计算挑战赛，邀请了全球36个量子计算团队超过800位研究人员，与该公司联手打造航空航天领域的量子时代。

图片来源：空客公司官网

此次空客量子计算挑战赛（AQCC）提出了从简单的数学到飞行物理学，五个不同类型的问题。包括飞机爬升优化、计算流体动力学、用于求解偏微分方程的量子神经网络、机翼设计优化、飞机装载优化。

（飞行物理学是与飞机飞行有关的所有科学和工程方面的广泛概念，是空客公司业务的核心。该主题几乎影响飞机寿命的所有方面：从设计到运行，从空中运动的质量到航空公司的收益流。在这一完整的生命周期内，存在许多计算难题。）

用量子计算提升飞机设计效率，本源量子提供中国方案

去年初，本源量子受邀参赛，针对计算流体动力学问题进行科研攻关，为飞机的设计和优化提供量子计算的解决方案。

图片来源：空客公司官网

飞机设计的效率在很大程度上取决于飞机的整体空气动力学形状。该设计使用计算流体动力学（CFD）进行，演示飞机周围的气流行为，并揭示作用在飞机表面的空气动力。但是，准确的CFD模拟是一项耗时耗力的任务。这项挑战旨在展示如何使用量子计算算法或以混合量子传统方式运行已建立的CFD仿真，以更快地解决问题，以及该算法如何根据包括计算资源在内的问题复杂性进行扩展。

计算流体动力学（CFD）在飞机设计中十分重要。随着网格点数量的增长，需要强大的计算资源。为此，本源量子团队构建了一个用于在量子计算机上求解CFD问题的算法。算法是有限体积法的量子版本（QFVM），也是一个迭代法，并且也可以在给定空间中模拟演化和稳态。QFVM完全重现经典CFD求解器的结果，输入和输出均为经典数据。在QFVM中，每一步迭代均指数级快于相应的经典算法部分。这意味着不远的未来，量子计算机将会在一个更加复杂的CFD问题上展现其优越性。

量子计算全球竞争，中国团队成功突围

近年来，全球量子计算竞争愈发激烈。从谷歌、IBM、英特尔等国际巨头到DWAVE、IonQ、Rigetti等初创公司都在加速推进量子计算的软硬件研发，以IBM Q NETWORK为代表的国外量子计算产业联盟则在联合相关企业探索量子计算的实用化场景。全球量子计算正从理论、物理实现、应用场景、产业化等多个维度快速发展。

而在国内，虽然整个量子信息技术发展火热，但更受国际关注的量子计算却曲高和寡。由于技术难度大、回报周期长，国内仅有以本源量子为代表的少数公司涉及，而从事量子计算软硬件全栈式自主研发的企业仅此一家。

本次比赛中，本源量子针对计算流体动力学的问题，从全球36个参赛团队中脱颖而出入围决赛，正是源于长期的技术积累与硬核的研发实力。本源量子成立于2017年，核心技术团队来自中科大、中科院量子信息重点实验室，该团队曾长期从事固态量子芯片、量子测控系统、量子软件等研究，在量子计算机的软硬件研发上具有十多年的技术积淀。今年9月，本源量子已率先完成量子计算的科学研究到工程实现的第一目标，发布国产自主可控超导量子计算云平台，并向量子计算产业落地的目标迈进。

空客量子计算挑战赛解决了空客公司专家提出的航空航天物理问题，也为量子计算界提供了一个难得的机会，用量子计算解决当今世界上与飞行物理学相关的最困难和最复杂的问题，以测试和评估最新可用的计算能力，并进一步推动量子计算技术在航空航天领域落地应用。