量子計算將如何“牽手”汽車工程領(lǐng)域？

汽車工程作為現(xiàn)代工程技術(shù)的重要領(lǐng)域之一，面臨著日益復(fù)雜的挑戰(zhàn)。如何將強大的量子算力賦能于汽車工程領(lǐng)域？10月25日，由中國汽車工程學(xué)會（China SAE）主辦，中國計算機學(xué)會（CCF）量子計算專業(yè)委員會協(xié)辦的中國汽車工程學(xué)會量子計算分論壇（汽車科技前瞻論壇）在北京成功召開。本源量子作為論壇主席單位，CCF量子計算專委會副主任、本源量子公司總經(jīng)理張輝參會并就量子計算在汽車工程領(lǐng)域的應(yīng)用作現(xiàn)場報告?，F(xiàn)場還邀請有中國計算機學(xué)會量子計算專業(yè)委員會的上海大學(xué)教授王潮，北京航空航天大學(xué)網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院教授尚濤，鵬城實驗室副研究員鄭盛根分別作《融合直覺推理與類腦認(rèn)知的真實量子計算機交通領(lǐng)域應(yīng)用探索》《量子單向函數(shù)及其應(yīng)用》《量子算法——從理論到在汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用》報告。

圖：本源量子總經(jīng)理張輝在論壇現(xiàn)場作報告（來源：中國汽車工程學(xué)會）

相比傳統(tǒng)計算機使用二進(jìn)制來存儲和處理信息，量子計算利用量子比特代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二進(jìn)制位，使得計算能力大幅提升。

這使得在汽車工程領(lǐng)域，利用量子計算進(jìn)行電池設(shè)計、車聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化、智能駕駛系統(tǒng)、整車制造成為可能。

• 量子計算可以幫助汽車工程師們更加精確地模擬和分析車輛的物理過程，如空氣動力學(xué)、剎車系統(tǒng)和懸掛系統(tǒng)等。

本源量子在2021年發(fā)布了首個基于量子計算原理的計算流體動力學(xué)軟件——本源量禹（QCFD）。本源量禹能夠?qū)崿F(xiàn)氣動優(yōu)化設(shè)計過程中的高效模擬，提高如汽車領(lǐng)域的氣動優(yōu)化效率，降低風(fēng)阻和風(fēng)噪。

量子計算可以用于研究新型汽車電池材料，如鋰離子電池、固態(tài)電池等，以尋找更高能量密度、更安全、更環(huán)保的電池材料。通過量子計算模擬化學(xué)反應(yīng)過程，能夠更準(zhǔn)確地預(yù)測新材料的性能，從而降低實驗成本和時間。

本源量子在2019年發(fā)布了全球首款量子計算化學(xué)軟件ChemiQ，其量子計算化學(xué)編程軟件包（pyChemiQ）在今年上線至本源量子云平臺。研究人員可以利用這款軟件來“計算”材料合成中的化學(xué)過程，輸入實驗中需要的參數(shù)就可以得出相應(yīng)的結(jié)果，幫助相關(guān)領(lǐng)域研究人員通過量子計算的方式更快速地解決化學(xué)問題。

在智能座艙、傳感器、數(shù)據(jù)處理、自動駕駛系統(tǒng)優(yōu)化和交通流量優(yōu)化等方面，量子計算還可以優(yōu)化行車體驗，更加準(zhǔn)確地分析和預(yù)測交通狀況，提供更高效、更安全的出行方案……

VQNet是本源量子開發(fā)的新一代量子與經(jīng)典統(tǒng)一的機器學(xué)習(xí)框架，同時支持量子機器學(xué)習(xí)和經(jīng)典機器學(xué)習(xí)模型的構(gòu)建、訓(xùn)練，可應(yīng)用于量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)、模式識別和分類、自然語言處理等領(lǐng)域，完成語音、圖像識別，圖像處理，大數(shù)據(jù)分析等任務(wù)。

量子計算的強大計算能力和快速處理速度，有望為汽車工程帶來巨大變革。

——全球知名汽車技術(shù)供應(yīng)商Bosch聯(lián)合IBM公司已使用20多臺IBM量子計算機模擬開發(fā)目前用于發(fā)動機和燃料電池的金屬、稀土元素的替代品。

——現(xiàn)代汽車公司與全球第一家量子計算上市公司IonQ合作實現(xiàn)了在量子硬件上具有相關(guān)波函數(shù)的最大完整VQE模擬，展示了量子計算如何參與下一代電動汽車電池化學(xué)反應(yīng)的鋰化合物研發(fā)。

——寶馬公司與霍尼韋爾量子解決方案公司Quantinuum聯(lián)合開發(fā)一種量子-經(jīng)典混合工作流程，準(zhǔn)確模擬鉑基催化劑表面氧還原反應(yīng)，以期解決燃料電池問題。

——奔馳公司與美國量子計算公司PsiQuantum長期合作，探索容錯量子計算機如何加速以鋰離子（Li-ion）電池為例的電動汽車電池設(shè)計。

……量子計算時代，值得我們期待更加智能、高效、安全的汽車系統(tǒng)。（完）