全球首个！上海交通大学发布量子科学计算平台UnitaryLab

从天气预报、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。传统计算机面对大规模、高维度、多尺度、高精度的计算需求时，往往陷入“算力不足、耗时过长”的困境，计算效率的瓶颈已成为核心痛点。

11月22日，上海交通大学量子科学计算团队正式发布全球首个量子科学计算平台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。其中，UnitaryLab 1.0首先着眼于微分方程求解这一科学计算核心问题，它实现了对微分方程的量子算法构建、求解和量子线路设计，成功突破传统计算效率瓶颈，理论上可以将3维[1]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。

[1] 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

全球首创 “薛定谔化” 算法

破解量子与经典计算衔接难题

UnitaryLab 1.0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。

“薛定谔化”量子算法框架的突破，大大拓展了量子计算可解决的科学与工程问题的边界， 获得了国内外学术界的高度关注，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。

量子计算触手可及

三大平台优势打破应用壁垒

过去，想用量子计算解决复杂问题，不仅需要深厚的量子物理、高等数学知识，还得精通计算机编程，需要跨领域专家组队协作，才能完成从建模到求解的全流程。工程师、科研人员、高校学生，即便有计算需求，也因“门槛太高”望而却步，这严重制约了量子计算的普及与应用。UnitaryLab的核心使命，是以“薛定谔化”、线性代数、优化等各类量子算法为基础，构建一个全流程、上手快的量子科学计算平台，旨在让强大的量子算力真正走出实验室，服务于科研与产业创新。平台的功能优势体现在：

1

全流程易用化：

从 “专家专属” 到 “科研小白可用”

UnitaryLab 1.0直击痛点，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。”UnitaryLab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，推动了量子产业人才培养的全面升级。

2

多场景全覆盖：

一套平台适配 “教学-科研-产业” 全链路

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。

3

定制化+硬件兼容：

破解“需求难匹配、硬件不兼容”难题

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。

胡俊鹏博士介绍到，这不仅大幅降低了用户的应用成本与适配门槛，更推动了量子计算“算法-软件-硬件”生态的协同发展，加速行业产业化进程。

从实验室到产业界

量子计算落地应用提速

量子计算的核心价值，在于解决经典计算 “算不动、算得慢、甚至无法算” 的复杂问题。UnitaryLab 1.0的落地应用，将助力量子计算逐步走出实验室，为高算力需求的科学与工程行业提供了崭新的效率提升方案。

平台推出后已获得海内外科研团队的积极测试，用于量子计算模拟的研究。同时吸引了大量的合作者，平台已与国内量子硬件头部企业达成合作，将UnitaryLab 1.0应用于真机验证；已与不同企业端的工业设计仿真软件团队、通用型科学计算与系统仿真软件团队建立初步合作沟通，积极探索不同领域的量子赋能。

团队还将就偏微分方程量子算法的标准设置等开展研究，构建“算法流程—线路实现—软硬件接口”全链路PDE量子求解标准体系，推动量⼦算法从“碎⽚化探索”转向“标准化落地”。

以软件创新为支点

撬动量子产业新生态

UnitaryLab 1.0的正式发布及“量子智算・升维未来”发布会的圆满成功，展现了交大团队在量子算法领域的原创力，更将助力量子科学计算逐步走向广泛应用。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，让量子计算成为驱动产业升级、破解算力瓶颈的核心引擎。更及时的天气预报、更少等待的放射治疗方案、更快的地质勘探速度、更好的能源管理方案等等，量子计算将带我们跃迁向更好未来。

来源：自然科学研究院

上海交通大学重庆人工智能研究院

责任编辑：陈煜阳

主编：金雪