天氣預報、藥物設計到金融風險管理，眾多前沿領域的發展都離不開複雜的科學計算求解，計算效率已成為核心痛點。昨日，上海交通大學量子科學計算團隊發布全球首款量子科學計算平台unitarylab，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演算法，突破經典計算的算力瓶頸，為高難度科學與工程問題提供高效求解方案。
量子科學計算平台unitarylab 1.0正式發布 攝影：陶磊
unitarylab 1.0版首先著眼於常/偏微分方程求解這一科學計算核心問題，它實現了對常/偏微分方程的量子演算法構建、求解和量子線路設計，突破傳統計算效率瓶頸，理論上可以將3維（每個維度是128個自由度的時候，3維、5維、9維均以此為標準測算）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，標誌著量子計算從理論研究向產業化落地邁出關鍵一步。
unitarylab1.0 的核心優勢源於上海交通大學金石、nana liu 團隊提出的「薛定諤化」系列量子演算法。該演算法創新性地將偏微分方程轉化為量子系統可直接處理的酉演化形式（薛定諤型方程），解決了傳統量子演算法難以適配複雜科學工程計算問題的行業痛點。該成果被國家自然科學基金委2024年年度報告選為數學唯一代表性成果。該演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，為金融、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。
圖為量子科學計算平台unitarylab1.0現場演示 攝影：陶磊
unitarylab 1.0創新整合 「模型構建 - 演算法適配 - 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」。平台內置上海交大原創的 「薛定諤化」核心演算法與模型，將複雜的量子化建模過程直接簡化為「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。「這款產品極大地降低了使用量子計算的門檻。」平台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模擬，將建模周期大幅縮短，極大地加速了複雜問題的求解效率。
unitarylab 1.0創新支持「科研+產業」雙場景適配，實現「一套平台滿足多重需求」。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演算法的工作原理；產業應用端，內置許多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。「平台有效地處理了科研與產業脫節的行業痛點。」軟體開發負責人胡俊鵬博士介紹，平台覆蓋多領域高算力需求的核心求解方程，真正實現 「一次開發，多場景部署」。這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。
unitarylab 1.0依託原創核心演算法與開放介面，支持功能模塊靈活拓展，從基礎模擬到複雜問題求解，均可根據科研課題或產業場景定製化計算。在硬體適配上，與主流量子計算硬體架構的全兼容。同時既可以對接量子真機開展技術驗證，也能在日常的辦公電腦上實現高精度量子線路模擬，無需用戶更換設備或額外投入。
未來，團隊將繼續深耕量子演算法創新並研發特色演算法適配的專用硬體設備，迭代升級unitarylab平台的功能模塊與應用生態，推動軟硬體一體化解決方案的規模化落地。
