上海交大全球首發量子科學計算平臺UnitaryLab ，產業化應用提速
11月22日，上海交通大學量子科學計算團隊發佈全球首款量子科學計算平臺UnitaryLab，爲高難度科學與工程問題提供高效求解方案。這也標誌着量子計算從理論研究向產業化落地邁出關鍵一步。
首創“薛定諤化”算法，破解量子與經典計算銜接難題
從天氣預報、藥物設計到金融風險管理，衆多前沿領域的發展都離不開復雜的科學計算求解。傳統計算機面對大規模、高維度、多尺度、高精度的計算需求時，往往陷入“算力不足、耗時過長”的困境，計算效率已成爲制約瓶頸。
而量子計算的核心價值，正是在於解決經典計算“算不動、算得慢、甚至無法算”的複雜問題。
UnitaryLab平臺的目標直指科學與工程領域的算力難題：通過開發覆蓋偏微分/ 常微分方程求解、數值線性代數、優化、機器學習、統計計算等領域的量子算法，突破經典計算的算力瓶頸。
其中，UnitaryLab 1.0版首先着眼於常/偏微分方程求解這一科學計算核心問題，它實現了對常/偏微分方程的量子算法構建、求解和量子線路設計，成功突破傳統計算效率瓶頸，理論上可以將3維方程的計算效率提高6倍以上，將5維方程的計算效率提高2.5萬倍以上，將9維方程的計算效率提高1萬億倍以上。
UnitaryLab1.0 的核心優勢源於上海交通大學金石、Nana Liu 團隊提出的的“薛定諤化”系列量子算法。該算法創新性地將偏微分方程轉化爲量子系統可直接處理的酉演化形式（薛定諤型方程），解決了傳統量子算法難以適配複雜科學工程計算問題的行業痛點。“薛定諤化”量子算法框架的突破，大大拓展了量子計算可解決的科學與工程問題的邊界，也被國家自然科學基金委2024年度報告選爲數學唯一代表性成果。
該算法實現了量子計算與經典科學工程計算的高效銜接，降低了量子計算的應用門檻，爲金融、能源、醫療等行業的複雜計算問題提供了全新解決方案，對推動量子計算產業化具有重要意義。
適配“教學 — 科研 — 產業” 全鏈路
過去，想用量子計算解決複雜問題，不僅需要深厚的量子物理、高等數學知識，還得精通計算機編程，往往需要跨領域專家組隊協作，才能完成從建模到求解的全流程。工程師、科研人員、高校學生，即便有計算需求，也因“門檻太高”望而卻步，這嚴重製約了量子計算的普及與應用。
UnitaryLab 1.0直擊痛點，創新整合了“模型構建 - 算法適配 - 結果可視化”全鏈路工具，搭配直觀操作界面，使量子計算變得“友好易用”。平臺內置上海交大原創的“薛定諤化”核心算法與模型，將複雜的量子化建模過程直接簡化爲“參數輸入”，用戶無需專業量子知識，只需錄入問題核心數據，系統就能自動完成轉化與計算，全程無需手動編寫複雜代碼。
“平臺極大降低了使用量子計算的門檻。”UnitaryLab平臺總負責人張鐳教授表示，UnitaryLab 1.0讓工程師、科研人員、學生等非量子領域用戶，也能快速開展量子科學計算與工程仿真，將建模週期大幅縮短，極大地加速了複雜問題的求解效率，推動了量子產業人才培養的全面升級。
UnitaryLab 1.0創新支持“科研+產業”雙場景適配，能滿足“教學-科研-產業”的全鏈路用戶需求。
據介紹，在教學科研端，搭載支持實時編輯的可視化量子線路模塊，讓學生直觀看到量子算法的工作原理；產業應用端，內置多個應用領域常用的方程庫，如金融建模的 Black-Scholes 方程、地質勘探的彈性波方程等等，滿足用戶多樣的計算需求。
“平臺有效地處理了科研與產業脫節的行業痛點。”軟件開發負責人胡俊鵬博士介紹，不僅豐富了高校的量子教學的工具，更打通了“人才培養-科研創新-產業應用”的完整鏈條，讓企業實際問題也能反哺科研創新。
從實驗室到產業界，量子計算落地應用提速
平臺推出後已獲得海內外科研團隊的積極測試，用於量子計算模擬的研究。同時吸引了大量的合作者，平臺已與國內量子硬件頭部企業達成合作，將UnitaryLab 1.0應用於真機驗證；並與不同企業端的工業設計仿真軟件團隊、通用型科學計算與系統仿真軟件團隊建立初步合作溝通，積極探索不同領域的量子賦能。
團隊還將就偏微分方程量子算法的標準設置等開展研究，構建“算法流程—線路實現—軟硬件接⼝”全鏈路PDE量⼦求解標準體系，推動量⼦算法從“碎⽚化探索”轉向“標準化落地”。
而且，UnitaryLab 1.0依託原創核心算法與開放接口，支持功能模塊靈活拓展。同時，在硬件適配上，與主流量子計算硬件架構實現了全兼容，這也將有助於推動量子計算“算法-軟件-硬件”生態的協同發展，加速行業產業化進程。
據悉，量子科學計算團隊還將繼續深耕量子算法創新並研發特色算法適配的專用硬件設備，迭代升級UnitaryLab平臺的功能模塊與應用生態，推動軟硬件一體化解決方案的規模化落地，讓量子計算成爲驅動產業升級、破解算力瓶頸的核心引擎。
