導(dǎo)讀：近日，英國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)巨頭羅爾斯?羅伊斯（Rolls-Royce

）宣布與英國(guó)量子計(jì)算公司 Riverlane、加拿大量子計(jì)算企業(yè) Xanadu 達(dá)成突破性合作。三方通過(guò)量子計(jì)算技術(shù)，成功將噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)氣流仿真時(shí)間從傳統(tǒng)的數(shù)周縮短至不足 1 小時(shí)，部分場(chǎng)景下原型開發(fā)效率提升高達(dá) 1000 倍，為航空業(yè)研發(fā)流程革新奠定重要基礎(chǔ)。

此次合作依托名為 “CATALYST” 的聯(lián)合項(xiàng)目，獲得了英國(guó)創(chuàng)新署（Innovate UK）超過(guò) 40 萬(wàn)英鎊（約合人民幣 367 萬(wàn)元）與加拿大國(guó)家研究委員會(huì)工業(yè)研究援助計(jì)劃（NRC IRAP）50 萬(wàn)加元（約合人民幣 265.77 萬(wàn)元）的聯(lián)合資助，旨在推動(dòng)英加兩國(guó)量子計(jì)算技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用落地，同時(shí)響應(yīng)英國(guó)政府提出的國(guó)家量子戰(zhàn)略目標(biāo)。

三方協(xié)同攻關(guān)，破解經(jīng)典計(jì)算痛點(diǎn)

噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)氣流仿真需求解大規(guī)模線性方程組，長(zhǎng)期以來(lái)依賴經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)，冗長(zhǎng)的計(jì)算周期嚴(yán)重制約了發(fā)動(dòng)機(jī)原型迭代與設(shè)計(jì)優(yōu)化效率。為突破這一瓶頸，三方構(gòu)建了互補(bǔ)的技術(shù)協(xié)作體系：

1.羅爾斯?羅伊斯提供航空發(fā)動(dòng)機(jī)仿真的工業(yè)級(jí)應(yīng)用場(chǎng)景與計(jì)算需求，依托其計(jì)算科學(xué)團(tuán)隊(duì)明確技術(shù)難點(diǎn)；

2.Riverlane 聚焦容錯(cuò)量子算法研發(fā)，重點(diǎn)解決量子電路參數(shù)經(jīng)典預(yù)處理耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)的核心瓶頸，通過(guò)技術(shù)優(yōu)化使預(yù)處理速度與量子計(jì)算進(jìn)程高效匹配；

3.Xanadu 則提供核心軟件支撐，其 PennyLane 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)量子 - 經(jīng)典混合編程，自主研發(fā)的 Catalyst 編譯器針對(duì)羅爾斯?羅伊斯的具體應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行定制優(yōu)化，該編譯器基于 MLIR 架構(gòu)構(gòu)建，支持量子與經(jīng)典指令的端到端編譯，可顯著提升混合計(jì)算流程的執(zhí)行效率。

“我們的核心目標(biāo)是讓量子計(jì)算真正服務(wù)于工業(yè)實(shí)際需求，”Xanadu 創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官克里斯蒂安?威德布魯克（Christian Weedbrook）表示，“通過(guò) Catalyst 編譯器對(duì) PennyLane 程序的深度優(yōu)化，我們成功攻克了羅爾斯?羅伊斯面臨的冗長(zhǎng)等待難題?！?/p>

技術(shù)突破意義深遠(yuǎn)，布局容錯(cuò)量子未來(lái)

此次合作的關(guān)鍵成果不僅在于仿真效率的指數(shù)級(jí)提升，更在于構(gòu)建了可落地的量子 - 經(jīng)典混合計(jì)算架構(gòu)。羅爾斯?羅伊斯計(jì)算科學(xué)研究員利?拉普沃思（Leigh Lapworth）強(qiáng)調(diào)：“這是一次極為成功的跨界協(xié)作，顯著提升了我們的量子應(yīng)用能力。對(duì)容錯(cuò)量子算法的專注研發(fā)，讓我們與合作伙伴在量子糾錯(cuò)時(shí)代到來(lái)之際占據(jù)了領(lǐng)先地位?！?/p>

目前，項(xiàng)目已完成量子算法組件與軟件實(shí)現(xiàn)的開發(fā)，一旦 Xanadu 的容錯(cuò)量子硬件投入使用，羅爾斯?羅伊斯即可快速部署相關(guān)技術(shù)，獲取更高精度的仿真結(jié)果。據(jù)透露，羅爾斯?羅伊斯計(jì)劃到 2028 年實(shí)現(xiàn) 100 萬(wàn)次量子糾錯(cuò)，2032 年達(dá)到 10 億次，2035 年突破 10000 億次，逐步解鎖量子計(jì)算在更大規(guī)模發(fā)動(dòng)機(jī)模擬中的潛力 —— 其目標(biāo)是求解包含萬(wàn)億級(jí)變量的復(fù)雜方程，這一規(guī)模遠(yuǎn)超當(dāng)前經(jīng)典計(jì)算機(jī)的處理能力。

Riverlane 量子科學(xué)家克里斯托夫?松德豪夫（Christoph Sünderhauf）補(bǔ)充道：“量子計(jì)算的落地需要經(jīng)典預(yù)處理與量子計(jì)算的高效協(xié)同，我們的研究與學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)合作，大幅加速了這一關(guān)鍵步驟，為整個(gè)仿真流程的提速奠定了基礎(chǔ)。”

革新航空研發(fā)模式，引領(lǐng)工業(yè)量子應(yīng)用

此次突破有望重塑航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)范式。仿真效率的提升將推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的快速迭代，助力開發(fā)更省油、低排放的新一代產(chǎn)品，契合全球航空業(yè)減排目標(biāo)。同時(shí)，該項(xiàng)目也為量子計(jì)算在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了寶貴范本 —— 通過(guò)聚焦具體行業(yè)痛點(diǎn)，優(yōu)化量子 - 經(jīng)典混合架構(gòu)，讓前沿技術(shù)真正產(chǎn)生產(chǎn)業(yè)價(jià)值。

羅爾斯?羅伊斯、Riverlane 與 Xanadu 均表示，將持續(xù)深化合作，推動(dòng)量子計(jì)算在航空動(dòng)力領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。此次 CATALYST 項(xiàng)目的成功，不僅彰顯了跨學(xué)科、跨國(guó)界協(xié)作的創(chuàng)新價(jià)值，也為全球高端制造業(yè)借助量子技術(shù)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了重要借鑒。

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