偏微分方程，是科學家描述複雜世界的重要數學工具。
從不斷變化的物理系統，到各種科學與工程計算，許多問題最終都需要通過偏微分方程進行建模。然而，當方程的維度不斷增加，或者系統隨時間持續變化時，即使使用傳統計算方法，模擬過程依然可能面臨巨大的計算壓力。
量子計算能否為這些複雜問題提供一條新的解決路徑？
2026年8月6日，新加坡南洋理工大學物理與數學科學學院將舉辦一場量子計算專題講座。來自上海交通大學浦江國際學院的博士生 Nikita Guseynov，將介紹一種用於模擬線性偏微分方程的顯式、無量子預言機框架。
當量子計算遇上偏微分方程
偏微分方程，英文簡稱PDE，是科學研究和工程計算中的重要工具。
但隨著研究問題變得更加複雜，尤其是在處理高維、隨時間變化的偏微分方程時，計算所需的資源會迅速增加。這不僅是經典計算機面臨的挑戰，對量子算法的設計同樣提出了很高要求。
本次講座介紹的研究，嘗試從量子電路的底層結構出發，構建一套更加明確、可分析的計算框架。
它關注的不是某一個單獨的方程，而是一類較為廣泛的線性偏微分方程，包括：
時間相關係數問題、不均勻項問題，以及具有一般Robin邊界條件的方程。常見的Dirichlet邊界條件和Neumann邊界條件，也可以被包含在這一框架之中。
「無量子預言機」是什麼意思？
本次講座標題中的「without queries」，不能簡單理解為「不需要讀取數據」。
在不少理論量子算法中，研究人員會假設存在一個可以隨時提供數據或執行特定操作的「量子預言機」。它有些類似一個預先準備好的黑箱：算法只需要調用它，卻不一定具體說明這個黑箱要如何用基礎量子門實現。
這種方法有利於進行理論分析，但也可能隱藏實際電路的複雜度。
Nikita Guseynov介紹的框架採取了更加直接的思路：所需的量子電路由CNOT門和單量子比特旋轉等基礎操作明確構建，而不是依賴一個抽象的量子預言機。
這樣做的意義在於，研究人員可以更清楚地回答幾個關鍵問題：
這套算法到底需要多少量子門？
電路的深度和資源成本是多少？
理論方案未來應該如何映射到真實量子硬體？
通過顯式構造電路，算法中原本隱藏在「黑箱」背後的計算成本可以被進一步分析，也為後續的資源評估和硬體實現研究提供了更具體的基礎。
這項研究離實際應用還有多遠？
這類研究展示了量子計算在科學計算領域的一種重要探索方向，但它目前主要關注的仍然是算法框架、電路構造和計算資源分析。
它並不意味著現階段的量子計算機已經能夠取代超級計算機，直接解決所有大規模偏微分方程問題；也不能簡單理解為量子計算已經能夠立即完成氣候預測、材料設計或金融市場建模。
更準確地說，這項工作正在回答一個基礎問題：
如果未來擁有更加成熟的量子硬體，我們應該怎樣把複雜的偏微分方程轉化為結構明確、資源可計算的量子電路？
從抽象算法走向顯式電路，是量子計算從理論研究邁向實際實現過程中不可缺少的一步。
關於主講人
Nikita Guseynov是上海交通大學浦江國際學院電子科學與技術方向的博士生。
他本科和碩士階段均就讀於俄羅斯莫斯科國立大學物理專業。目前，他的主要研究方向包括量子算法求解偏微分方程、量子化學、連續變量玻色系統以及量子電路編譯等。
上海交通大學官方中文頁面目前使用其英文姓名 NIKITA GUSEYNOV，尚未使用固定的官方中文譯名，因此本文保留其英文姓名。
講座信息
講座主題
Quantum Framework for Simulating Linear Partial Differential Equations without Queries
用於模擬線性偏微分方程的無量子預言機框架
主講人
Nikita Guseynov
上海交通大學浦江國際學院博士生
時間
2026年8月6日
下午2:00—3:00
地點
MAS Executive Classroom 1
SPMS-MAS-03-06
主辦單位
新加坡南洋理工大學物理與數學科學學院
活動頁面將本次活動列入「Conferences & Seminars」和「Technology」類別，並標註面向在校學生。
從一道方程，看見量子計算的未來
量子計算的發展，不僅依賴量子晶片和硬體性能的提升，也需要更加清晰、更加可執行的算法設計。
如何把複雜的數學問題拆解成基本量子門？
如何準確計算一套量子算法真正需要的資源？
如何減少理論模型與實際硬體之間的距離？
本次講座所介紹的顯式量子框架，正是圍繞這些問題展開。
作為講座主辦方，NTU物理與數學科學學院通過此次活動，為校內師生提供了了解量子算法與科學計算前沿進展的機會，也進一步促進了不同高校研究人員之間的學術交流。
對量子計算、偏微分方程以及科學計算感興趣的同學，可以根據活動頁面公布的時間和地點前往參加。
