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该研究团队提出了一种新方法，能高效解决拓扑优化（TO）问题，并为利用量子计算开发潜在量子优势提供了可行路径。该工作瞄准了三维连续体结构的大规模多材料拓扑优化挑战，突破了先前研究的范畴。这一新方法的核心在于改进的丹齐格-沃尔夫（MDW）分解算法，通过将混合整数线性规划（MILP）分解为局部和全局子问题，有效缓解了使用传统MILP求解器处理拓扑优化主问题时计算成本激增的难题。 在三维桥梁设计案例中，该团队的经典算法实现取得了与最先进拓扑优化方法相当的解决方案质量，同时将计算时间缩短了数个数量级。即便在传统MILP求解器无法收敛的极端情况下（如涉及超5000万个变量的设计），该方案仍能保持较低运行时间。其中计算密集的局部子问题本质上是二进制整数规划（BIP）问题，通过等效的二次无约束二进制优化（QUBO）形式化，有望借助量子计算实现加速。 得益于MDW分解，最终构建的QUBO模型仅需稀疏量子比特连接，且QUBO构建成本随问题规模呈线性增长，有望将BIP子问题的求解速度再提升一个数量级。随着问题规模的扩大以及从单材料设计转向多材料设计，所有观测到和预估的加速效果将愈加显著。这表明，这种新方法与量子计算相结合，将在应对现实世界中拓扑优化应用的规模和复杂性方面发挥日益重要的作用。