中国科大在第十九届“挑战杯”中再获“优胜杯”
11月3日，第十九届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛在南京大学落幕。来自全国2700多所高校、300多万名学子的40余万件作品参赛，共有640件作品入围主体赛。经过激烈角逐，我校化学与材料科学学院2024级硕士研究生夏天谱团队的《点“丝”成金-表界面化学赋能超弹性超高温隔热材料》荣获主体赛特等奖，工程科学学院2025级博士研究生张子涵团队的《陆相页岩油增产和碳埋存的微观力学理论和宏观工程应用》、未来技术学院2022级博士研究生付礼中团队的《高性能量子模拟器以及在变分量子算法的应用》和少年班学院2022级本科生卢扬衡团队的《噪声自适应神经网络量子态：面向NISQ时代的高保真度量子化学计算范式》在“揭榜挂帅”专项赛中荣获特等奖，我校再次捧得大赛“优胜杯”。创新创业学院、校团委主要负责人和相关老师全程带队并服务指导参赛团队。
作品名称：点“丝”成金-表界面化学赋能超弹性超高温隔热材料
赛道及奖项：主体赛特等奖
指导教师：吴长征、周天培、谢毅
项目负责人：夏天谱
团队成员：何林波、张讯、江方舟、蔡学如
项目团队聚焦高温工业、深空探测等超高温热防护领域痛点，针对传统隔热材料及现有气凝胶在极端环境下性能不足、使用寿命短问题，基于表界面合成化学的研究积累，通过在陶瓷纤维表面精准构筑纳米级超薄层，抑制材料在高温与力学冲击下的失效，研发出超弹（实现97%压缩回弹）、耐高温（达到1500℃）、低热导率（室温26.7mW・m⁻¹・K⁻¹）、低密度（24mg・cm⁻³）的陶瓷纤维气凝胶，服务于高温工业与深空探测的热防护需求。相关技术成果在海螺集团旗下水泥企业的工业验证中取得突破性进展，有望大幅度节约企业生产成本。
作品名称：陆相页岩油增产和碳埋存的微观力学理论和宏观工程应用
赛道及奖项：“揭榜挂帅”专项赛特等奖
指导教师：王奉超、余昊、吴恒安
项目负责人：张子涵
团队成员：李舒炜、徐汉羲、陈加轩、陈若诗、王宁涛、程冯堉、陈修源、许润江
该项目面向国家“双碳”战略和陆相页岩油开发工程需求，创新提出了多尺度的二氧化碳驱替增产和注入封存理论模型，从微观尺度出发阐明了纳米孔缝限域效应下的二氧化碳/原油赋存相态特征和多相流态规律，在油藏尺度建立了页岩油产能与二氧化碳埋存效率协同评估方法，开发了直接面向储层地质条件和现场施工参数的优化分析软件，在保证原油增产和碳埋存效率的同时实现经济效益最大化，助力碳埋存政策迭代，支撑页岩油高效绿色开发。
作品名称：高性能量子模拟器以及在变分量子算法的应用
赛道及奖项：“揭榜挂帅”专项赛特等奖
指导教师：商红慧、郭楚、杨金龙
项目负责人：付礼中
团队成员：周鹏宇、谢岱佑、王之源
本项目开发了基于Julia的高性能量子模拟器，并基于此模拟器开发了多进程并行的变分量子算法软件包。项目实现了量子线路基本操作的模拟、量子线路噪声的模拟；实现了变分量子算法框架以及其中的多种波函数拟设、多种优化方法；以及提供了与量子化学软件的接口。作品相较同类产品线路演化速度更快、可模拟的比特数与量子门数目更多。在多种分子体系中的测试表明，作品能够精确计算弱关联到强关联各类化学体系的能量与波函数，通过与密度矩阵嵌入方法相结合，还可对有机分子等较大的体系进行模拟。结果对探索量电结合新应用、推进量子计算化学走向实用具有积极意义。
作品名称：噪声自适应神经网络量子态：面向NISQ时代的高保真度量子化学计算范式
赛道及奖项：“揭榜挂帅”专项赛特等奖
指导教师：商红慧
项目负责人：卢扬衡
团队成员：徐一铭、范洪昊、郑紫泓、戚济伦、刘沁昕
本项目针对含噪声中等规模量子（NISQ）设备上量子化学模拟的精度瓶颈，提出并实现了基于神经网络的量子噪声抑制方法。首先，使用量子平方框架开发了自动化量子化学计算工具，实现了一键式势能面扫描，二次量子化形式哈密顿量的批量输出并利用变分量子本征求解器（VQE）输出含噪量子态。其次，创新性地构建神经网络量子态降噪体系。利用低成本的VQE计算结果，为自回归神经网络量子态（ANQS）提供了大量的物理初始参数，通过训练得到精确的量子态和能量值。我们将此方案应用于6量子比特的LiH分子势能面计算。实验结果表明，所有键长数据下能量的精度均远优于化学精度标准，达到了超化学精度水平。该研究充分验证了这种融合机器学习与量子计算的自动化方案在解决NISQ时代化学难题上的卓越性能与巨大潜力。
“挑战杯”竞赛作为共青团服务大学生科技创新的重要载体，以“崇尚科学、追求真知、勤奋学习、锐意创新、迎接挑战”为宗旨，坚守初心使命、深化改革创新、彰显品牌价值，带动科技创新成果不断产出，牵引青年科技人才竞相涌现。第十九届“挑战杯”竞赛以“青春为中国式现代化挺膺担当”为主题，搭建了“1+2+N”工作模式，即1个主体赛，“揭榜挂帅”、“人工智能+”2个专项赛，举办“挑战杯”项目对接转化会、专场招聘会、青年发展型城市及人才政策宣介、青年科技创新研学等多个配套活动。
本届大赛自启动以来，我校创新创业学院与校团委自2024年12月起，协同校内相关职能部门及各院系，通过线上线下多渠道开展赛事宣传，同时定向培育“雏鹰计划”、“雄鹰计划”立项项目与极客中心实验室项目，储备参赛项目资源库。我校重磅打造多轮主题讲座、专项辅导与项目交流活动，搭建全维度备赛矩阵。从解决方案深度拆解到答辩技巧精准打磨，为项目团队提供靶向赋能培训，助力参赛选手火力全开、勇夺佳绩。
（创新创业学院、校团委）
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