偏微分方程，是科学家描述复杂世界的重要数学工具。
从不断变化的物理系统，到各种科学与工程计算，许多问题最终都需要通过偏微分方程进行建模。然而，当方程的维度不断增加，或者系统随时间持续变化时，即使使用传统计算方法，模拟过程依然可能面临巨大的计算压力。
量子计算能否为这些复杂问题提供一条新的解决路径？
2026年8月6日，新加坡南洋理工大学物理与数学科学学院将举办一场量子计算专题讲座。来自上海交通大学浦江国际学院的博士生 Nikita Guseynov，将介绍一种用于模拟线性偏微分方程的显式、无量子预言机框架。
当量子计算遇上偏微分方程
偏微分方程，英文简称PDE，是科学研究和工程计算中的重要工具。
但随着研究问题变得更加复杂，尤其是在处理高维、随时间变化的偏微分方程时，计算所需的资源会迅速增加。这不仅是经典计算机面临的挑战，对量子算法的设计同样提出了很高要求。
本次讲座介绍的研究，尝试从量子电路的底层结构出发，构建一套更加明确、可分析的计算框架。
它关注的不是某一个单独的方程，而是一类较为广泛的线性偏微分方程，包括：
时间相关系数问题、不均匀项问题，以及具有一般Robin边界条件的方程。常见的Dirichlet边界条件和Neumann边界条件，也可以被包含在这一框架之中。
“无量子预言机”是什么意思？
本次讲座标题中的“without queries”，不能简单理解为“不需要读取数据”。
在不少理论量子算法中，研究人员会假设存在一个可以随时提供数据或执行特定操作的“量子预言机”。它有些类似一个预先准备好的黑箱：算法只需要调用它，却不一定具体说明这个黑箱要如何用基础量子门实现。
这种方法有利于进行理论分析，但也可能隐藏实际电路的复杂度。
Nikita Guseynov介绍的框架采取了更加直接的思路：所需的量子电路由CNOT门和单量子比特旋转等基础操作明确构建，而不是依赖一个抽象的量子预言机。
这样做的意义在于，研究人员可以更清楚地回答几个关键问题：
这套算法到底需要多少量子门？
电路的深度和资源成本是多少？
理论方案未来应该如何映射到真实量子硬件？
通过显式构造电路，算法中原本隐藏在“黑箱”背后的计算成本可以被进一步分析，也为后续的资源评估和硬件实现研究提供了更具体的基础。
这项研究离实际应用还有多远？
这类研究展示了量子计算在科学计算领域的一种重要探索方向，但它目前主要关注的仍然是算法框架、电路构造和计算资源分析。
它并不意味着现阶段的量子计算机已经能够取代超级计算机，直接解决所有大规模偏微分方程问题；也不能简单理解为量子计算已经能够立即完成气候预测、材料设计或金融市场建模。
更准确地说，这项工作正在回答一个基础问题：
如果未来拥有更加成熟的量子硬件，我们应该怎样把复杂的偏微分方程转化为结构明确、资源可计算的量子电路？
从抽象算法走向显式电路，是量子计算从理论研究迈向实际实现过程中不可缺少的一步。
关于主讲人
Nikita Guseynov是上海交通大学浦江国际学院电子科学与技术方向的博士生。
他本科和硕士阶段均就读于俄罗斯莫斯科国立大学物理专业。目前，他的主要研究方向包括量子算法求解偏微分方程、量子化学、连续变量玻色系统以及量子电路编译等。
上海交通大学官方中文页面目前使用其英文姓名 NIKITA GUSEYNOV，尚未使用固定的官方中文译名，因此本文保留其英文姓名。
讲座信息
讲座主题
Quantum Framework for Simulating Linear Partial Differential Equations without Queries
用于模拟线性偏微分方程的无量子预言机框架
主讲人
Nikita Guseynov
上海交通大学浦江国际学院博士生
时间
2026年8月6日
下午2:00—3:00
地点
MAS Executive Classroom 1
SPMS-MAS-03-06
主办单位
新加坡南洋理工大学物理与数学科学学院
活动页面将本次活动列入“Conferences & Seminars”和“Technology”类别，并标注面向在校学生。
从一道方程，看见量子计算的未来
量子计算的发展，不仅依赖量子芯片和硬件性能的提升，也需要更加清晰、更加可执行的算法设计。
如何把复杂的数学问题拆解成基本量子门？
如何准确计算一套量子算法真正需要的资源？
如何减少理论模型与实际硬件之间的距离？
本次讲座所介绍的显式量子框架，正是围绕这些问题展开。
作为讲座主办方，NTU物理与数学科学学院通过此次活动，为校内师生提供了了解量子算法与科学计算前沿进展的机会，也进一步促进了不同高校研究人员之间的学术交流。
对量子计算、偏微分方程以及科学计算感兴趣的同学，可以根据活动页面公布的时间和地点前往参加。
