韓国の量子コンピューティングおよび量子セキュリティ企業のNormaは、慶尚大学校航空宇宙計算モデリング研究所と共同研究プロジェクトを開始し、航空宇宙応用における高速非線形計算流体力学（CFD）シミュレーションでの量子超越性の実証を目指しています。この研究は、極超音速機、次世代戦闘機、再使用型打ち上げ機、無人航空システムに関連する重要な流体力学の問題を対象としています。このプロジェクトは、極超音速領域で計算上のボトルネックに直面している従来のCFDを、シミュレーション速度と精度を指数関数的に向上させる量子CFD（QCFD）アルゴリズムに置き換えることを目的としています。
主要な技術目標は、高速圧縮性流れ解析の基礎となるバーガースモデルやナビエ・ストークス方程式などの非線形方程式を解くことができる量子アルゴリズムの開発です。プロジェクトは3つのフェーズに分かれています：(1) QCFDアルゴリズムの開発と検証、(2) 産業パートナーとの航空宇宙プロトタイプ開発、(3) 防衛・宇宙分野での商業化。Normaは設計最適化のための量子機械学習（QML）を統合する一方、慶尚大学校はQCFDアルゴリズム自体に焦点を当てています。研究の全期間は5〜8年と見積もられています。
量子CFDの専門家で航空宇宙計算モデリング研究所のリーダーであるミョン・ロ・シン教授は、以前世界初のバーガース方程式用純量子アルゴリズムを提案しました。成功すれば、このプロジェクトは量子コンピューティングを複雑なエンジニアリングシミュレーションに適用する重要なマイルストーンとなり、航空宇宙分野での量子優位性を実証する可能性があります。Normaは、より広範な産業への影響を与えるため、量子CFDとAIを融合させることでこの成果を防衛・航空分野を超えて拡大することを目指しています。
背景
非線形計算流体力学（CFD）は、空気や水などの流体の動きをコンピュータでシミュレーションする技術です。航空宇宙分野では、極超音速機や戦闘機の設計において、空気の抵抗や熱の影響を正確に予測するために不可欠です。従来のCFDは計算量が膨大で、特に極超音速領域では処理速度に課題がありました。
バーガースモデルやナビエ・ストークス方程式は、流体の運動を記述する数学的な方程式です。これらは流体の速度や圧力の変化を計算する基礎となりますが、非線形性があるため、従来のコンピュータでは解くのが非常に困難な場合があります。
量子CFD（QCFD）アルゴリズムは、これらの複雑な方程式を量子コンピュータを用いて解くための手法です。シミュレーションの速度と精度を指数関数的に向上させることを目指しており、従来の手法では実用的ではなかった高速圧縮性流れ解析の実現を目指しています。
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2025年3月28日
