論文の概要: Quantum Calculation of Classical Kinetic Equations: A Novel Approach for Numerical Analysis of 6D Boltzmann-Maxwell Equations in Collisionless Plasmas Using Quantum Computing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.05967v1
• Date: Fri, 9 Jun 2023 15:33:35 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-12 12:52:25.962734
• Title: Quantum Calculation of Classical Kinetic Equations: A Novel Approach for Numerical Analysis of 6D Boltzmann-Maxwell Equations in Collisionless Plasmas Using Quantum Computing
• Title（参考訳）: 古典力学方程式の量子計算:量子計算を用いた衝突のないプラズマ中の6次元ボルツマン・マクスウェル方程式の数値解析の新しいアプローチ
• Authors: Hayato Higuchi, Juan William Pedersen, Akimasa Yoshikawa
• Abstract要約: 我々は、コストのかかる相互作用を加速するために、将来の大規模量子コンピュータのための量子アルゴリズムを構築した。 IBM Qiskitは全ての量子回路の実装に使われた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A novel quantum algorithm for solving the Boltzmann-Maxwell equations of the 6D collisionless plasma is proposed. The equation describes the kinetic behavior of plasma particles in electromagnetic fields and is known for the classical first-principles equations in various domains, from space to laboratory plasmas. We have constructed a quantum algorithm for a future large-scale quantum computer to accelerate its costly computation. This algorithm consists mainly of two routines: the Boltzmann solver and the Maxwell solver. Quantum algorithms undertake these dual procedures, while classical algorithms facilitate their interplay. Each solver has a similar structure consisting of three steps: Encoding, Propagation, and Integration. We conducted a preliminary implementation of the quantum algorithm and performed a parallel validation against a comparable classical approach. IBM Qiskit was used to implement all quantum circuits.
• Abstract（参考訳）: 6次元衝突プラズマのボルツマン・マクスウェル方程式を解くための新しい量子アルゴリズムを提案する。 この方程式は電磁場におけるプラズマ粒子の運動挙動を記述しており、宇宙から実験室のプラズマまで、様々な領域の古典第一原理方程式で知られている。 我々は,コストのかかる計算を高速化するために,将来の大規模量子コンピュータのための量子アルゴリズムを構築した。 このアルゴリズムは主にボルツマン解法とマックスウェル解法という2つのルーチンからなる。 量子アルゴリズムはこれらの双対の手続きを受け取り、古典的アルゴリズムはそれらの相互作用を促進する。 各ソルバは、エンコーディング、プロパゲーション、統合の3つのステップからなる同様の構造を持つ。 量子アルゴリズムの予備実装を行い,同等の古典的手法に対する並列検証を行った。 IBM Qiskitは全ての量子回路の実装に使われた。

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