2024年流体力学量子计算前沿研讨会

为展示和交流近年来流体力学与量子计算交叉研究中涌现的前沿成果，促进量子计算这一新兴研究领域与流体力学的深度融合，推动国内流体力学量子计算研究的发展，拟于2024 年 7 月 12 日（星期五）至 7 月 14 日（星期日）在北京召开“流体力学量子计算前沿研讨会”。本次研讨会由中国力学学会流体力学专业委员会主办，北京大学工学院和浙江大学航空航天学院联合承办。会议采取大会邀请报告、专题报告等形式，学术议题包括但不限于：流体方程的量子算法与量子-经典融合算法；量子计算与人工智能赋能流体力学；流体量子模拟的硬件实现等。诚挚邀请对于流体力学与量子计算交叉研究感兴趣的专家学者和科技工作者参会。

组织委员会：杨越、赵耀民、熊诗颖

以下内容为GPT视角对流体力学量子计算相关领域的解读，仅供参考：

流体力学量子计算研究现状

一方面，传统的计算流体力学（CFD）方法在工程领域已经得到了广泛的应用，它使用数值方法在计算机中对流体力学的控制方程进行求解，从而可预测流体的流动。然而，由于Navier-Stokes方程的强非线性以及湍流模型的不完善，模拟流体的流动是高性能计算领域的重要挑战问题。量子计算作为一种新兴的计算方式，为流体力学的研究提供了新的可能。

另一方面，经典-量子混合的变分量子计算为当前有噪声中等尺寸量子（NISQ）时代求解大规模计算流体力学带来了新思路。尽管HHL以及系列改进算法的内核都是基于量子傅里叶变换，需要指数级的量子线路资源，有一定的局限性，但已有研究团队提出了将量子幅值估计算法用于求解流体问题常用控制方程的技术方案，并在一维、无粘、稳态等众多假设下的Laval喷管算例进行了验证计算。他们进一步将求解偏微分方程的量子算法应用于Burgers方程的数值求解，开发了量子计算流体力学（Q-CFD）求解器，对一维条件下的光滑流动和含激波的非稳态流动进行了量子计算求解。

此外，还有研究团队提出了可支持经典数据输入和输出的量子有限体积法，这种方法运用量子线性求解器作为子过程，并结合自主设计的量子随机存储器（QRAM）和量子数据结构，将经典算法的线性复杂度降低到亚线性，进一步提升了量子计算在流体力学领域的应用潜力。

流体力学量子计算研究可以应用在哪些行业或领域

1. 航空航天：在航空航天领域，流体力学是设计和制造飞行器、火箭等的关键科学。量子计算的高性能可以显著提高流体动力学的模拟精度和效率，有助于解决气动力、燃烧和传热传质等关键问题。例如，通过量子算法模拟机翼绕流，可以用于设计新一代的高效率、强稳定性、低噪声的飞机。
2. 能源与环保：在能源和环保领域，流体力学的研究对于能源传输、污染物迁移等问题具有重要意义。量子计算可以帮助提高能源传输的效率，优化环保设备的设计，例如通过精确模拟流体在能源设备中的流动，提高能源转换效率。
3. 生物医疗：在生物医疗领域，流体力学的研究涉及到生物医药仿真、血液流动分析等方面。量子计算的高精度模拟可以帮助研究人员更好地理解生物体内的流体运动，为疾病诊断和治疗提供新的思路。
4. 微纳尺度工程：在微纳尺度工程中，流体的运动规律与宏观尺度有很大不同，量子计算可以帮助研究人员更精确地模拟和分析微纳尺度下的流体运动，为微纳尺度设备的设计和制造提供科学依据。

流体力学量子计算研究领域有哪些知名机构或企业

• IBM：IBM作为全球领先的科技公司，其在量子计算领域的研究具有世界影响力。IBM的量子计算团队在流体力学量子算法和模拟方面进行了深入研究，推动了流体力学量子计算的发展。
• 谷歌：谷歌的量子计算项目也备受关注。其量子计算团队在开发高效的量子算法，用于模拟流体动力学等方面取得了重要突破。
• 麻省理工学院（MIT）：作为世界顶级的科研机构，麻省理工学院在流体力学和量子计算两个领域都有着深厚的研究基础。其跨学科的研究团队在流体力学量子计算方面进行了开创性的工作。
• 哈佛大学：哈佛大学在量子计算和流体力学的研究中都处于领先地位。其研究团队致力于开发新的量子算法，以更精确地模拟流体动力学过程。
• 微软：微软也在量子计算领域进行了大量的投入。其Azure量子平台为流体力学量子计算提供了强大的计算资源和工具支持。