論文の概要: Quantum computing of fluid dynamics using the hydrodynamic Schr\"odinger equation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.09741v1
• Date: Mon, 20 Feb 2023 03:43:27 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-21 16:44:47.824581
• Title: Quantum computing of fluid dynamics using the hydrodynamic Schr\"odinger equation
• Title（参考訳）: 流体力学schr\"odinger方程式を用いた流体力学の量子計算
• Authors: Zhaoyuan Meng and Yue Yang
• Abstract要約: 流体力学シュリンガー方程式(HSE)に基づく流体力学の量子計算の枠組みを提案する。 我々はHSEを解くための予測補正量子アルゴリズムを開発した。 このアルゴリズムは指数的高速化を伴う量子シミュレータQiskit上の単純な流れに対して実装されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.752417113600681
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Simulating fluid dynamics on a quantum computer is intrinsically difficult due to the nonlinear and non-Hamiltonian nature of the Navier-Stokes equation (NSE). We propose a framework for quantum computing of fluid dynamics based on the hydrodynamic Schr\"odinger equation (HSE), which can be promising in simulating three-dimensional turbulent flows in various engineering applications. The HSE is derived by generalizing the Madelung transform to compressible/incompressible flows with finite vorticity and dissipation. Since the HSE is expressed as a unitary operator on a two-component wave function, it is more suitable than the NSE for quantum computing. The flow governed by the HSE can resemble a turbulent flow consisting of tangled vortex tubes with the five-thirds scaling of energy spectrum. We develop a prediction-correction quantum algorithm to solve the HSE. This algorithm is implemented for simple flows on the quantum simulator Qiskit with exponential speedup.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータ上での流体力学のシミュレーションは、navier-stokes方程式(nse)の非線形および非ハミルトニアン性のため、本質的に困難である。 本研究では,流体力学における流体力学の量子計算を流体力学的シュリンガー方程式 (HSE) に基づいて提案し,様々な工学的応用における三次元乱流のシミュレーションに有効であることを示す。 HSEはMadelung変換を有限渦と散逸を伴う圧縮・非圧縮性流れに一般化することによって導出される。 HSEは2成分波動関数上のユニタリ演算子として表されるので、量子コンピューティングのNSEよりも適している。 HSEが支配する流れは、エネルギースペクトルの5/3のスケールで絡み合った渦管からなる乱流に似ている。 我々はHSEを解くための予測補正量子アルゴリズムを開発した。 このアルゴリズムは指数的高速化を伴う量子シミュレータQiskit上の単純な流れに対して実装されている。

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