2026年6月1日——从事量子计算算法与软件研发的Quemix Inc.与日产汽车有限公司已启动一项联合研究项目，旨在开发利用量子计算机的下一代空气动力学分析软件。

基于早期容错量子计算机（Early-FTQC）的运行假设，Quemix与日产共同开发了一种新型混合量子-经典算法，能够处理车身的复杂几何形状。通过在模拟器上运行，两家公司确认，这种新方法能以高精度复现使用经典计算机进行的传统空气动力学分析结果。双方还已就该研究成果共同提交了相关专利申请。

【背景与挑战】

随着汽车行业向碳中和迈进，提升空气动力学性能对于改善燃油效率（或电动车的能效）以及延长续航里程已成为极其重要的课题。目前，格子玻尔兹曼方法（LBM）被广泛用作空气动力学分析的主流模拟技术。然而，将量子计算应用于该领域面临若干独特的技术挑战。

许多传统的量子流体动力学算法为了简化计算，假设计算空间由“简单立方结构”或“规则网格”构成的封闭区域。因此，将车辆几何形状复杂曲面相关的“边界条件”纳入量子计算过程（即酉操作）变得极为困难。

更具体地说，当需要精确反映复杂物体几何形状或在物体边界施加非零（非均匀）边界条件时，生成的量子电路会变得极其庞大和复杂。这已成为实际应用的主要障碍，因为当前及近期可用的量子设备（包括早期容错量子计算机）无法在这种条件下同时实现可控的计算工作负载和足够的计算精度。

【新技术与研究成果】

在此联合研究项目中，双方开发并验证了以下技术，以在量子计算机上高效处理复杂物体几何形状与边界条件。

混合量子-经典算法的开发

研究人员开发了一种新型混合量子-经典算法：由经典计算机处理与流入/流出条件及物体运动相关的计算（非均匀项的处理），而量子计算机负责核心的流体动力学计算，包括处理静止物体边界。这种方案使其能够适用于计算资源仍有限的早期容错量子计算机。

假设车辆几何形状的高精度模拟

利用所提出的算法，研究人员在量子模拟器上针对车辆的复杂几何形状进行了空气动力学模拟。结果证实，所提出的方法能够以高精度复现使用经典计算机的传统空气动力学分析技术的结果。

使用所提出算法（量子模拟器）获得的计算结果。复杂车辆几何形状周围的气流被高精度复现，其精度可媲美传统经典LBM模拟，展示了量子计算机在实际流体动力学分析中的潜力。

通用性与知识产权

该技术不仅限于汽车空气动力学分析，还可广泛应用于航空航天、船舶工程及建筑等涉及复杂几何形状的流体动力学模拟领域。

基于本研究成果，Quemix与日产已共同就所开发的技术完成专利申请。

【未来展望】

以此研究成果为基础，Quemix与日产将进一步加速其联合研究工作。未来，双方目标是在量子计算机上实现空气动力学模拟软件的实际应用，并推动其在实际车辆开发过程中的空气动力学分析中的应用。

通过这些努力，Quemix与日产力求推动汽车行业计算技术的范式转变。

该联合研究的成果将由Quemix与日产的研究人员于2026年6月4日至5日在东京君悦酒店举行的国际量子技术会议“Q2B 2026 Tokyo”的案例研究专场进行展示。