报告题目: 用于复合材料铺层优化的量子算法
报告人：陈柏杨
时间：2026年10月29日星期四下午13:30
地点：上海大学延长校区力学所200学术报告厅
专家简介
陈柏杨教授任苏州大学光电科学与工程学院特聘教授，博士生导师。2010年毕业于新加坡国立大学和巴黎综合理工学院本硕双学位项目。2014年博士毕业于新加坡国立大学和伦敦帝国理工学院。2017年起任代尔夫特理工大学航空航天学院结构与材料系预聘助理教授，2022年获长聘，2023年升为副教授。任代尔夫特理工大学量子增强人工智能QAIMS实验室主任。2024年入选国家级海外高层次人才。2026年6月起入职苏州大学。致力于复合材料模拟和量子优化算法开发。在量子结构优化算法、复合材料裂纹扩展模拟、内聚力单元开发、芯片疲劳预测等领域开展了深入研究并取得了重要成果。主持参与了欧盟地平线、荷兰自然基金委、荷兰企业署、QAIMS实验室基金的科研项目。发表一篇书籍章节，3篇NASA技术报告，39篇学术论文。应邀在国际会议和知名大学、研究所、公司做报告20次。原创的浮动节点算法首次精确模拟分层裂纹跃迁问题，被美国航天局（NASA）采纳并成果转化，与荷兰恩智浦（NXP）半导体公司合作将内聚力单元应用在多物理场下的芯片焊接疲劳预测中，带领QAIMS团队开发了全球首个量子铺层优化算法并赢得了2024年空客-宝马国际量子计算竞赛“黄金应用”冠军，并带来空客的持续投资。他在量子计算上的科研故事被代尔夫特理工大学官网宣传报道，并被选入联合国教科文组织2025年量子年报。他在苏州大学光电学院将继续推进跨学科的研究，致力于将复合材料力学和量子计算的技术应用到光电领域的关键问题当中。
报告摘要
复合材料层合板提供了广泛的设计空间：通过调整每一层的铺设方向，可以使层合板在关键受力方向上获得所需的刚度和强度。这种设计优势也伴随着代价。随着铺层数量的增加，可能的铺层顺序组合呈指数级增长。在实际工程设计中，针对此类层合结构，通常分两个阶段来解决：首先，利用基于梯度的方法获取均质化后的连续属性（即层合参数）；其次，通过合适的组合优化算法，反向求解出能够实现上述最优层合参数的铺层顺序并满足可制造的约束条件。在现有文献中，第二阶段通常依赖于遗传算法。
随着量子计算规模的扩大与技术的日益成熟，将量子计算算法应用于结构工程问题的研究正受到越来越多的关注。本次报告中，作者将介绍其团队近期在结构优化领域应用各类量子计算及量子启发式算法的相关研究成果。具体而言，研究将复合材料铺层顺序的求解问题转化为量子优化问题：将层合板视为一个量子系统，其中每一层由若干量子比特（qubits）表示，具体量子比特的数量取决于该层纤维铺设角度的选择；层合板的铺层顺序被映射为量子态矢量；目标函数和制造约束则被转化为该量子系统的哈密顿量。最优铺层顺序对应于该哈密顿量的最低本征态，可通过变分量子算法（Variational Quantum Algorithms）或密度矩阵重整化群（DMRG）等多种经典算法或量子计算算法进行求解。该方法已成功应用于6层至200层复合材料层合板的优化求解中。
