制造企业在开发电机、驱动设备、电力电子装置以及各种精密机械时，很多设计已经不是先做出样机再反复修改，而是在设计阶段利用计算机对温度、结构强度、空气流动和电磁场进行模拟。8月24日，三菱电机公布与日本量子计算企业QunaSys的最新联合研究成果，双方针对制造业CAE应用开发了两项基础算法，希望解决量子计算用于大规模工程仿真时面临的计算成本和精度问题。三菱电机公布的应用示意中直接使用了电机开发场景，这使此次研究与普通工业产品设计之间的距离并不像量子计算这个名称听起来那么遥远。
CAE，即计算机辅助工程，在现代工业设备设计中的使用范围已经非常广。电机开发需要计算磁场分布和温升，变频器、伺服驱动器和电源设备需要研究功率器件及散热结构，风机、泵和空调设备需要进行流体分析，大型机械还需要进行结构强度和振动计算。产品性能越高，模型需要考虑的材料、零部件和工作条件就越复杂，计算规模随之不断增加。在实际研发中，一个设计方案通常还不够，工程师往往需要修改尺寸、材料、冷却结构或者控制条件，并对大量组合进行比较，因此仿真速度会直接影响整个产品开发周期。
三菱电机此次研究所针对的问题，就来自这种越来越大的计算规模。很多物理仿真最终都需要转换为大规模矩阵计算，但如果直接把这类矩阵数据交给量子计算系统处理，数据转换过程可能使计算量明显增加，需要执行大量量子门操作和重复运行量子电路，理论上的高速计算优势因此难以真正发挥。双方开发的第一项算法，主要针对大规模矩阵数据的整理方式，将矩阵中相同数值和重复结构进行归纳，并尽可能重复利用其中的共同部分，使输入形式更加适合量子计算。按照三菱电机公布的结果，该方法已经在具有代表性的物理仿真矩阵计算中确认了适用条件和有效性。
另一项算法解决的是计算稳定性。量子计算并不是把现有CAE程序直接搬到另一台计算机上运行，而需要根据计算内容设计相应的量子电路，其中一些参数仍然需要使用传统计算机提前求出。原有方法在计算过程中可能出现极小数值，由此产生舍入误差和有效数字损失，最终影响量子电路参数精度。此次开发的方法通过改变参数计算的处理顺序，减少这类数值误差影响。三菱电机表示，双方已经针对矩阵求逆、哈密顿量模拟、相位估计和特征值过滤等典型计算进行了数值实验，并确认能够更加稳定地获得高精度参数。
对于工业设备行业来说，这项研究目前最值得关注的并不是“量子计算会不会马上代替现有工程软件”，因为从三菱电机公布的内容看，技术显然还没有走到这一阶段。双方下一步仍需要把两项算法真正应用到流体、热、结构和电磁场等具体CAE问题中继续验证。也就是说，目前可以确认的是基础算法取得了新的研究进展，但还不能据此判断普通设备制造企业很快就能使用量子计算完成日常设计，更不能简单理解成传统工作站或者大型计算服务器即将被替代。
真正值得制造业关注的，是工程仿真本身正在变得越来越重要。以工业电机为例，效率等级提高以后，设计人员需要同时考虑铜耗、铁耗、磁场分布、转矩、温升和冷却结构；伺服电机还要兼顾响应速度、体积和转动惯量。功率电子设备同样如此，器件功率密度提高以后，散热、绝缘、电磁干扰和结构空间之间往往相互影响。过去依靠经验修改一个尺寸再制作样机验证的方法，面对越来越复杂的产品已经很难保持开发效率，因此设计阶段提前进行大量计算和方案比较已经成为很多工业产品开发中的常规工作。
这种变化最终还会反映到工控产品本身。伺服电机、变频器、工业电源、电磁执行机构甚至部分传感器，其性能提升往往并不来自某一个零件单独变化，而是电磁、结构、热设计和控制之间共同优化的结果。设备体积越来越小、输出功率越来越高之后，各项设计指标之间留给工程师的余量也在缩小，一处温升、一处磁场分布或者一个结构共振问题，都可能限制整机性能。如果未来能够以更高效率处理大规模仿真，设备厂在正式制作样机之前就有机会比较更多设计组合，这比单纯缩短一次计算时间更有实际价值。
三菱电机与QunaSys之间的合作也不是刚刚开始。三菱电机早在2022年就通过旗下投资基金投资QunaSys，并持续开展量子计算相关研究；今年6月，三菱电机还与Quantinuum签署了量子计算战略开发合作备忘录，其中已经明确提到包括计算流体力学在内的CAE和工业设计应用。从这一连续动作可以看出，三菱电机目前探索的重点并不是脱离制造业务去开发通用量子计算产品，而是尝试把自身在电磁场、结构和热流体分析中的工程经验与量子计算方法结合起来。
此次公布的部分研究成果将在8月24日起举行的AQIS 2026国际会议上发表。按照目前计划，接下来仍要经过具体制造场景验证，距离量子CAE成为普通工厂能够直接使用的成熟工具还有不少工作要做。不过，对工业设备研发而言，这类研究已经开始从单纯讨论量子计算原理，逐步进入电机、流体、热设计和结构分析这些明确的工程问题。对于长期依赖CAE进行产品开发的电机、驱动、电力电子和自动化设备制造商来说，未来值得观察的重点并不是“量子”这个名称本身，而是这种新的计算方法最终能不能真正缩短设计验证时间，并处理现有计算方式难以承担的大规模工程模型。