新闻速递丨Altair 与慕尼黑工业大学在计算流体动力学量子计算领域取得重大突破
Altair 近日宣布与慕尼黑工业大学的研究人员在计算流体动力学 (CFD) 量子计算领域取得了重大突破。这一突破性进展已在《计算机物理通讯》(Computer Physics Communications) 期刊上发表，为量子计算机和量子仿真器提供了可运行的代码，克服了格子-玻尔兹曼法 (Lattice-Boltzmann Method) 在量子计算实施方面存在的几个关键性挑战。
在 Altair 的资助下，慕尼黑工业大学的研究人员开展相关工作并撰写了此篇“格子-玻尔兹曼法对流-扩散方程的量子算法” (Quantum Algorithm for the Lattice-Boltzmann Method Advection-Diffusion Equation) 论文。
此项研究对量子计算应用领域做出了巨大的贡献，同时也彰显了 Altair 致力于开发开创性技术的郑重承诺。该论文由 Altair CFD 解决方案副总裁 Christian Janssen 和 Altair 前首席技术官 Uwe Schramm 共同撰写。
Altair 致力于突破仿真技术极限。我们基于 GPU 的 CFD 工具为仿真效率和准确性重新树立了标准。现在，我们仍在探索量子计算方面的开发潜力，旨在解决更为复杂的仿真问题，为产品设计和工程创新开辟新的可能性。
—— Altair CFD 解决方案副总裁
Christian Janssen
此项研究首次提出了一种适用于三维 CFD 的通用量子 CFD 算法。该算法有望将完全非线性三维 CFD 引入量子领域。这对于下一代 CFD 和基于仿真的设计来说是一个颠覆性的改变，因为研究结果表明，与传统计算相比，量子计算在模型大小和可扩展性方面提供了巨大的可能性和遐想空间。这也强调了量子计算不仅理论上可行，而且将会成为解决实际问题的实用工具。它通过实现量子计算的实际应用，为 CFD 等传统上由经典物理学主导的领域开辟了新的可能性。
正如同一组研究人员在同类论文中所讨论的那样，当今的量子计算算法大多是通过在深层机器层面设计量子电路开发而成。经典 CFD 多为非酉性和非线性的，而量子公式则是酉性和线性的。除了开发非线性方面的机器学习方法外，该研究还发现了经典 CFD 的酉变换。
这对我们团队和 Altair 的研究人员来说都是一个重要发现，它有可能开辟量子计算的新维度。我们提出了新一代量子计算算法的构建模块，希望能为工业和学术界带来更多实用的量子计算应用。
—— 慕尼黑工业大学空气动力学与流体力学教授兼系主任
Nikolaus Adams
该项目旨在使用格子-玻尔兹曼法 (LBM) 开发一种适用于计算流体动力学 (CFD) 的量子算法。通过经典 CFD 与量子力学的有效结合，用户可以使用量子计算的出色处理能力得到相较于经典计算方法更快的计算速度和更为精确的仿真结果。
量子计算能够成倍提高计算速度并实现更为复杂的仿真，因此有望在医疗保健、金融和自然/生命科学等众多行业的产品开发过程中发挥重大作用。
该论文的作者包括慕尼黑工业大学的 David Wawrzyniak、Josef Winter、Steffen Schmidt、Thomas Indinger、Nikolaus A. Adams 以及 Janssen 与 Schramm。所有量子计算均在位于德国慕尼黑附近的 Leibniz 超级计算中心 Atos QLM 系统上进行。
这项研究是 Altair 在量子计算领域的投资催化产生的一系列开发项目之一。值得注意的是，Altair 还对 Riverlane 公司进行了投资，Riverlane 是一家致力于通过解决量子纠错 (QEC) 难题提升量子计算稳健性和实用性的公司。Riverlane 总部位于英国剑桥，成立于 2016 年，以 Deltaflow 而蜚声业内。这是一种独特的 QEC 堆栈，可帮助量子计算机达到足够的规模来执行首批纠错的量子应用程序。
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