在合肥的夏天，一场雨可能只隔着一条街，一出门就成了“谁没带伞”的分水岭。每一次突如其来的阵雨，都在提醒我们，天气预报不是可有可无的“参考”。
最近，在这座城市，一场仍处于技术验证阶段的研究正在进行：科研人员尝试让量子计算技术参与气象数据的模拟与建模。
这不是神话，也不是噱头，而是一场真正脚踏实地的科学实验。
一场对计算能力的考验
过去的天气预报可以理解为“巨型数学题”。
每一次预报都要解决大量关于温度、气压、湿度的复杂方程，相当于用笔和纸画出整个天空的运动轨迹。哪怕是超级计算机，也要花很长时间。
2024年，安徽省暴雨预警准确率达到89%。
天气预报越来越准，已经是不少人日常生活中的切身体验。
但“预报晴天却突然下雨”“说有暴雨却阳光明媚”的情况也时有发生。问题出在哪里？
这背后，是一场对计算能力的考验。
科学家将大气运动抽象为一系列方程式，把气压、温度、湿度、风向、地形等变量输入模型中，依靠超级计算机不断迭代求解，得出未来可能的天气情况。
但这个系统极其庞大复杂，就像在解一个“会自己变题”的数学大题。
随着气候系统的不确定性增强、极端天气频发，原有的数值模型也越来越吃紧。
特别是短时临近预报。例如未来1~3小时局部雷阵雨和极端天气预警场景，对计算速度、模型精度提出了更高要求。
原有“经典”算力就像老旧道路上的限速车，在某些细分领域已显吃力。
于是，越来越多研究团队尝试引入人工智能、深度求索乃至量子计算，尝试在模型底层逻辑上寻找突破。
能不能换种方式“算天气”
2023年，中国气象局与安徽省在合肥揭牌“气象量子技术创新研究中心”，开启了探索量子计算与气象融合的可行路径。
前期，中电信量子集团联合合肥工业大学，启动了“天衍”量子计算云平台气象建模试验。
他们选取了一个经典的降水短时临近预报模型——SmaAt-UNet，尝试将其部分模块进行“量子化”，看看是否能提升训练效率。
这个过程不是“直接预测天气”，而是在模拟器里，把传统算法的一部分用量子算法替换，再用历史数据训练它，看它跑得快不快、准不准。
“我们像是在比拼不同的烹饪方式：传统是炒锅，量子是高压锅，同样的食材，看看哪种方式更高效。”中电信量子集团量子计算应用工程师李兆威这样打比方。
他们所用的数据，来自安徽省气象局提供的历史降雨实况资料。在某些强对流数据集中，经过量子模块改造的模型展现出更快的收敛速度。比如以前要训练40轮才“稳定”，现在20轮就能“摸到门道”。
此外，模型对于突发性降雨的“启动判断”也更敏感一些，尽管还不足以应用于实战，但从科研指标看，具备进一步优化的潜力。
另外，研究团队也在尝试利用量子算法去训练更复杂的天气演化路径，比如积云发展到降雨的全过程模拟，观察其在时间连续性处理上的表现。“我们并不是期待一夜之间替代已有模型，而是用不同视角，提出不同建模方式。”李兆威说。
“量子计算不会帮我们直接给出答案，但它或许能帮我们更快地试出答案。”这是项目组目前对这项技术在气象预测中的定位。
短期不一定见效但值得做
如果一项技术尚不能实用，为什么还要投入人力和资源去研究？
研究团队给出的答案很清楚：为了准备应对未来可能的算力瓶颈。
目前的研究采用“量子+经典”的混合方式。不是让量子计算机接管一切，而是先在关键节点“试水”，比如特征识别、优化路径选择等。
在这个过程中，合肥的量子科技生态发挥了优势：从通信到芯片再到算法和场景，产业链完整，科研与产业之间配合高效。
“我们也测试了雷达站点布设优化的问题——换句话说，如何在尽量少的布点下，覆盖最大范围的气象异常区域。”中电信量子集团量子计算研究员王升斌说。
他提到，原有的布设方案更多依赖经验和规则，而量子优化算法能在一定空间内找到更接近“最优解”的方案。
还有一些探索正在进行，比如尝试用量子算法改进风场路径反演的计算效率，或预测某些不规则气象扰动的演化趋势。
这类研究也给学生与工程师们带来新的理解方式。许多参与实验的年轻工程师表示，与其说他们是在“做量子气象”，不如说他们是在“重新认识天气模型本身的结构”。
量子计算的逻辑——叠加、纠缠、非线性——也在反向激发科研人员重新反思，传统模型中的“假设”与“近似”，哪些是必要的？哪些可以打破？在这一过程中，科研本身也在被“刷新”。
虽然不能立刻用于日常天气预报，但这些实验有助于我们理解，在算力资源有限的背景下，什么样的建模逻辑更高效。
这种研究就像在为下一代智能气象系统“打地基”。未来，当量子芯片更成熟、噪声控制更稳定时，现在的一些结构就能“直接拿来用”。
合肥之所以愿意做这件事，不是因为它“立竿见影”，而是因为这是一件“不得不做”的事。这也是一座城市科技创新底色的体现。
现在用不上但未来可能离不开
2025年是联合国教科文组织确定的“国际量子科学与技术年”。
而合肥，也在这一轮技术革新中展现了独有的“城市节奏”：试点快、落地稳、配套强。
“量子天气预报”，听起来很前沿，也很诱人。但现实中的科研，往往比想象中更冷静、也更扎实。
在合肥正在推进的这项研究中，科学家们没有承诺“靠量子预报明天下雨”，而是选择从底层算法做起，一步步验证量子计算在建模效率、特征识别、优化推理等方面的潜力。
这项研究本质上是在问：当我们拥有新一代计算能力时，我们该如何使用它？
就像研究新能源，不是说明天汽车全换成电动，而是必须先在实验室解决电池材料、控制系统这些基础难题。
如果说传统算法像顺着阶梯上楼，量子算法或许像坐电梯，能否用、是否安全、效果如何，都必须从原理上仔细推演。
“我们不是在做天气的魔法，而是在训练未来的计算方法。”王升斌这样总结。
合肥的这场探索，看起来离普通人很远，但也许几年后你手机里某个更加精准的天气提醒，背后就有今天这场实验的一点贡献。
科研从来不是炫技，也不是抢热度，它是一次次不确定中的理性尝试。
而这场名为“量子气象”的试验，正在合肥悄悄进行。
城市的发展，静候着很多“看不见”的积累与突破。（王书浒）（图片由受访者提供）
