量子科技产业再添重磅合作 —— 熵函数公司近日成功中标粤港澳大湾区量子科学中心 “强关联材料模拟” 项目。这一结果标志着我国本土企业在量子计算领域的技术实力获得顶尖科研机构认可,更为高温超导、新型材料等基础工业领域的研发突破注入关键动力。
粤港澳大湾区量子科学中心是国际领先的量子科技战略力量,承担国家量子科技攻关任务,其在拓扑量子材料、新型超导体等领域的研究代表了我国量子科技前沿水平。此次招标的强关联材料模拟系统,正是该中心利用量子计算技术实现量子多体模拟,从而构建量子材料设计和预测的 “核心大脑”。
强关联材料如高温超导材料、拓扑绝缘体,因电子间复杂的量子效应,长期面临 “维度受限、精度不足、效率低下” 的研究痛点。“传统计算模拟这类材料往往需要数月甚至数年,严重制约科研进展。” 据专家介绍,这也是全球量子材料研究领域的共同瓶颈。而通过量子计算的量子模拟能力,有望破解强关联材料预测和设计难题。
熵函数在激烈竞争中脱颖而出,该公司基于张量网络专攻量子多体经典模拟技术,实现了 DMRG、PEPS等算法的高精度交付,多项指标超越招标要求。在 DMRG 子系统中,自旋体系基态计算方格子宽度达 8,费米子体系达 4,可精准计算 ARPES 和中子散射谱;创新研发的千格点 PEPS-Monte Carlo 混合算法,使二维体系计算误差小于 0.001%, Hubbard 模型的模拟周期从 1 年压缩至 72 小时,效率提升两个数量级。尤为值得关注的是,熵函数在业界首次融合AI编译技术,通过人工智能搜索最优计算方案,定义晶格拓扑和哈密顿量,彻底改变量子模拟 “操作难、成本高” 的现状。
熵函数深耕的量子多体经典模拟技术正成为量子计算领域的新兴核心赛道。数据显示,当前全球量子计算的实质任务中,80% 以上集中于量子多体模拟,远超组合优化、量子机器学习等其他方向。
在 NISQ(含噪声中等规模量子)时代,量子计算的核心使命是解决经典计算无法破解的科学问题,而量子多体模拟是现阶段唯一能实现这一目标的核心场景。从科研落地看,2021 年谷歌利用“悬铃木”超导量子比特完成分子基态能量计算、2023 年QuEra利用256 个中性原子实现 Hubbard 模型模拟等 “量子优势”的验证均源于此,且持续产出模拟高温超导机理、发现新型量子物态等实际成果。 “全球量子计算机的绝大部分算力,都在为量子多体模拟服务。” 业内专家指出,这一趋势在未来容错量子计算时代仍将延续,超大尺度量子材料、复杂生物分子模拟等场景将持续释放对量子多体模拟的需求。
值得关注的是,熵函数的量子多体经典模拟路线,相较于量子计算机硬件,展现出适配当前科研与产业需求的独特优势:软件定义带来的极致灵活性、天然的抗噪声与相干时间长。量子计算机硬件受限于量子比特类型(超导、离子阱、中性原子等),每种硬件仅能高效适配特定类型的量子多体问题 —— 例如中性原子硬件擅长晶格体系模拟,超导硬件在量子化学领域更具优势,且量子比特数量、相干时间等物理参数难以快速调整。而熵函数基于张量网络的经典模拟技术完全由软件定义,可通过算法的灵活组合,适配高温超导、拓扑材料等多类场景,且能根据问题求解的特性动态调整哈密顿量、晶格拓扑与模拟规模(覆盖 40~1000 个量子比特量级的体系)正如 NVIDIA 与 PennyLane 的合作实践所展示的,经典模拟通过软件优化可实现跨硬件平台的量子计算的高效扩展,这一特性与熵函数的技术路径契合。
当前量子硬件普遍面临噪声干扰难题,量子比特相干时间短导致计算误差累积,即使采用量子纠错技术也难以完全消除,直接影响模拟精度 —— 例如超导量子比特的门操作保真度虽已达 99.9%,但百比特规模的模拟误差仍可能超过 10%,无法满足强关联材料研究的高精度需求。而熵函数的经典模拟技术通过算法优化完全规避噪声问题,且能通过时间演化算法精准计算 ARPES 和中子散射谱等实验可验证的物理量,这正是量子计算机硬件在当前阶段难以企及的核心优势。
这种产业穿透力正获得市场认可。目前熵函数的客户覆盖量子计算机厂商、科研机构及高温超导、药物分子等基础工业研发机构。“我们的目标是让量子算力像水电一样触手可及。” 公司负责人表示,此次与大湾区量子科学中心的合作,将进一步完善 “算法研发 - 科研验证 - 产业应用” 的闭环。
随着各国将量子计算上升为国家战略,我国在量子多体模拟领域的布局正显现优势。业内人士认为,熵函数等企业的技术突破,不仅推动量子计算从 “演示Demo” 迈向 “实用落地”,更有望通过 “量子模拟优先” 战略实现赛道换道超车,为我国在全球量子计算科技竞争中抢占先机提供关键支撑。
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