如何跨越量子世界与宏观世界的科学计算鸿沟？上海交通大学自然科学研究院院长金石团队创新提出“薛定谔化”方法，使得自然界和人类社会的复杂问题有可能在量子计算机上求解。

凭借在量子算法上取得的突破性成果，上海交大量子科学计算团队入选上海“基础研究先行区”。在先行区政策支持下，他们潜心从事使命导向的高风险、高价值基础研究。近日，该团队开源发布DeepSeek Harness插件“量子实践”，让用户可以轻松获得金融、交通物流、材料科学等领域的量子算法解决方案。

升维破解量子算法难题

经典计算机用0和1描述世界。与经典计算机不同，量子计算机的每个比特处于0和1不确定的量子叠加态，适合做高度并行计算，其计算效率在理论上比经典计算机高得多。但由于有效算法的缺失，量子世界的“计算神器”不适用于大部分宏观世界。

2024年12月，金石等人的论文《基于薛定谔化的偏微分方程量子模拟》发表在《物理评论快报》上。“薛定谔化”方法对宏观非量子世界进行量子模拟，为量子计算应用于科学和工程问题开辟全新路径。

2025年10月，经市科委组织的国际小同行评审，金石团队入选“基础研究先行区”。团队成员还包括华人青年量子物理学家刘悦纳和国际数学奥赛金牌得主、加州理工学院博士张镭等高水平学者。入选先行区后，团队引进了量子纠错专家和人工智能专家，成为一个专业覆盖更全的量子科学计算团队。

“先行区不设KPI(关键绩效指标)，而是为我们树立了远大目标。”金石介绍，未来5年，交大团队将聚焦4个目标：一是构建线性微分方程量子算法体系，研发具有完全知识产权的量子科学计算软件，并将其适配不同硬件平台； 二是设计非线性微分方程的量子算法，建立数学理论；三是研发特定偏微分方程的量子模拟方案与芯片，在一些应用场景实现芯片与软件集成；四是构建量子机器学习的高效量子算法，突破传统机器学习计算中的维度限制。

具备指数级算力优势

入选“基础研究先行区”后，交大团队迎来快速发展期，一年不到已取得多项成果。

在算法领域，金石和刘悦纳又有突破，构造出哈密顿-雅可比方程粘性解的量子算法，论文今年6月登上《美国科学院院刊》。这一非线性偏微分方程在机器人控制、自动驾驶等领域有广泛的应用场景。

在软件领域，张镭和马征两位教授领衔的“数学+人工智能”团队，今年5月发布了全球首个智能体驱动的全链路量子科学计算平台UnitaryLab 2.0。团队去年11月发布的UnitaryLab 1.0基于“薛定谔化”量子算法开发。半年后，2.0版平台实现了面向全域量子科学计算的能力扩展。团队构建了工业级全栈量子算法智能体引擎，支持微分方程、量子优化、量子机器学习、密码学等研究方向。

他们还建立了包含数十种量子算法的算法库，这些算法在理论上对高维复杂问题有指数级算力优势，在一些场景中，有万倍至万亿倍的潜在加速空间。

在真机适配验证环节，交大团队与国盾量子合作，在“祖冲之二号”超导量子计算原型机上跑通了“薛定谔化”方法。

做最有价值的事情

近日，深度求索公司开源了智能体运行与开发框架DeepSeek Harness，它采用“一切皆插件”的架构，为大模型提供了一个可调用工具、与现实世界交互的执行环境。可否为DeepSeek打造一套插件，让它精通量子算法？有了这个想法后，张镭和马征团队很快在UnitaryLab量子算法指南语料库的基础上，开发出一套名为“量子实践”的插件，并在GitHub开源。

多金融期权产品组合的风险管理、交通物流方案的组合优化、用量子算法加速的新材料研发实验报告……这些高度复杂的科学问题，都可以用“量子实践”插件进行研究。用户不需要懂量子计算，用自然语言与智能体对话，就能获得一整套可复核的解决方案。

“我们致力于不断降低量子计算的使用门槛，让前沿技术‘飞入寻常百姓家’。”张镭说。目前，UnitaryLab平台和DeepSeek“量子实践”插件正推动量子科学计算软件逐步迈向产业级求解器与工程化应用。不过，量子算法要真正发挥其强大算力，还有待成熟的量子计算机诞生。

“十五五”规划将量子科技列为六大未来产业之首。“我们团队要在最好的时间，做最有价值的事情。”金石表示，“一旦量子计算硬件取得突破，量子算法就能为多领域产业技术升级提供关键支撑。”

展望未来，量子计算与超级计算、智能计算的融合发展正在成为现实。作为这一趋势的先行者，交大量子科学计算团队在“基础研究先行区”政策支持下，将持续探索“三算融合”技术，在天气预报、药物设计等领域建立示范性应用平台，开发可落地的高性能计算解决方案。