天气预报、药物设计到金融风险管理，众多前沿领域的发展都离不开复杂的科学计算求解，计算效率已成为核心痛点。昨日，上海交通大学量子科学计算团队发布全球首款量子科学计算平台UnitaryLab，目标直指科学与工程领域的算力难题：通过开发覆盖偏微分 / 常微分方程求解、数值线性代数、优化、机器学习、统计计算等领域的量子算法，突破经典计算的算力瓶颈，为高难度科学与工程问题提供高效求解方案。
量子科学计算平台UnitaryLab 1.0正式发布 摄影：陶磊
UnitaryLab 1.0版首先着眼于常/偏微分方程求解这一科学计算核心问题，它实现了对常/偏微分方程的量子算法构建、求解和量子线路设计，突破传统计算效率瓶颈，理论上可以将3维（每个维度是128个自由度的时候，3维、5维、9维均以此为标准测算）方程的计算效率提高6倍以上，将5维方程的计算效率提高2.5万倍以上，将9维方程的计算效率提高1万亿倍以上，标志着量子计算从理论研究向产业化落地迈出关键一步。
UnitaryLab1.0 的核心优势源于上海交通大学金石、Nana Liu 团队提出的“薛定谔化”系列量子算法。该算法创新性地将偏微分方程转化为量子系统可直接处理的酉演化形式（薛定谔型方程），解决了传统量子算法难以适配复杂科学工程计算问题的行业痛点。该成果被国家自然科学基金委2024年年度报告选为数学唯一代表性成果。该算法实现了量子计算与经典科学工程计算的高效衔接，降低了量子计算的应用门槛，为金融、能源、医疗等行业的复杂计算问题提供了全新解决方案，对推动量子计算产业化具有重要意义。
图为量子科学计算平台UnitaryLab1.0现场演示 摄影：陶磊
UnitaryLab 1.0创新整合 “模型构建 - 算法适配 - 结果可视化” 全链路工具，搭配直观操作界面，使量子计算变得“友好易用”。平台内置上海交大原创的 “薛定谔化”核心算法与模型，将复杂的量子化建模过程直接简化为“参数输入”，用户无需专业量子知识，只需录入问题核心数据，系统就能自动完成转化与计算，全程无需手动编写复杂代码。“这款产品极大地降低了使用量子计算的门槛。”平台总负责人张镭教授表示，UnitaryLab 1.0让工程师、科研人员、学生等非量子领域用户，也能快速开展量子科学计算与工程仿真，将建模周期大幅缩短，极大地加速了复杂问题的求解效率。
UnitaryLab 1.0创新支持“科研+产业”双场景适配，实现“一套平台满足多重需求”。教学科研端，搭载支持实时编辑的可视化量子线路模块，让学生直观看到量子算法的工作原理；产业应用端，内置许多应用领域常用的方程库，如金融建模的 Black-Scholes 方程、地质勘探的弹性波方程等等，满足用户多样的计算需求。“平台有效地处理了科研与产业脱节的行业痛点。”软件开发负责人胡俊鹏博士介绍，平台覆盖多领域高算力需求的核心求解方程，真正实现 “一次开发，多场景部署”。这不仅丰富了高校的量子教学的工具，更打通了“人才培养-科研创新-产业应用”的完整链条，让企业实际问题也能反哺科研创新。
UnitaryLab 1.0依托原创核心算法与开放接口，支持功能模块灵活拓展，从基础模拟到复杂问题求解，均可根据科研课题或产业场景定制化计算。在硬件适配上，与主流量子计算硬件架构的全兼容。同时既可以对接量子真机开展技术验证，也能在日常的办公电脑上实现高精度量子线路模拟，无需用户更换设备或额外投入。
未来，团队将继续深耕量子算法创新并研发特色算法适配的专用硬件设备，迭代升级UnitaryLab平台的功能模块与应用生态，推动软硬件一体化解决方案的规模化落地。
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