論文の概要: Hybrid quantum algorithms for flow problems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.00391v1
- Date: Sat, 1 Jul 2023 17:39:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-05 16:13:48.223857
- Title: Hybrid quantum algorithms for flow problems
- Title（参考訳）: 流れ問題に対するハイブリッド量子アルゴリズム
- Authors: Sachin S. Bharadwaj and Katepalli R. Sreenivasan
- Abstract要約: textitQFlowS (Quantum Flow Simulator) と呼ばれる高性能量子シミュレータが登場した。
まず、QFlowSを用いて、よく知られた2つの非定常流れをシミュレートし、以前には見られなかった、ハイブリットかつ高精度な量子線形システムアルゴリズム(QLSA)の完全なゲートレベルの実装を実演する。
この研究は流体の量子シミュレーションへの可能性を示し、QCのゲートレベル実装で必要とされる特別な考察を強調した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: For quantum computing (QC) to emerge as a practically indispensable
computational tool, the exigency is for quantum protocols with an end-to-end
practical applications -- in this instance, fluid dynamics. To facilitate this,
we debut here a high performance quantum simulator which we term
\textit{QFlowS} (Quantum Flow Simulator), designed for fluid flow simulations
using QC. Solving nonlinear flows by QC generally proceeds by solving an
equivalent infinite dimensional linear system as a result of linear embedding.
Thus, we first choose to simulate two well known linear, unsteady flows using
QFlowS and demonstrate a previously unseen, full gate-level implementation of a
hybrid and high precision Quantum Linear Systems Algorithms (QLSA) for
simulating such flows. The utility of this simulator is shown by extracting
error estimates and a power law scaling that relates $T_{0}$ (a parameter
crucial to Hamiltonian simulations) to the condition number $\kappa$ of the
simulations matrix, and allows the prediction of an optimal scaling parameter
for accurate eigenvalue estimation. Further, we append two speedup preserving
algorithms for (a) the functional form or sparse quantum state preparation and
(b) {\textit{in situ}} quantum post-processing to compute a nonlinear function
of the velocity field, namely the the viscous dissipation rate, resulting in an
end-to-end complexity of $\mathcal{O}(\text{poly~log}
(N/\epsilon)\kappa/\epsilon_{QPP})$, where $N$ is the size of the linear system
of equations, $\epsilon$ is the accuracy of the solution and $\epsilon_{QPP}$
is the accuracy of post processing. This work demonstrates a possible way
towards quantum simulation of fluid flows, and highlights the special
considerations needed at the gate level implementation of QC.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティング(QC)が事実上必要不可欠な計算ツールとして登場するためには、エクイジェンシとは、エンドツーエンドの実用アプリケーションを備えた量子プロトコル(この場合、流体力学)である。
これを実現するために,我々は,qcを用いた流体流動シミュレーション用に設計された \textit{qflows} (quantum flow simulator) という高性能量子シミュレータを開発した。
QC による非線形フローの解法は一般に、線形埋め込みの結果、等価な無限次元線型系を解くことによって進行する。
そこで,我々はまず,qフローを用いた2つのよく知られた線形非定常流れをシミュレートし,それらの流れをシミュレートするハイブリッド・高精度量子線形システムアルゴリズム (qlsa) の,それまで認識されていなかった完全ゲートレベル実装を実演する。
このシミュレータの有用性は、シミュレーション行列の条件数$\kappa$に$t_{0}$(ハミルトンシミュレーションに不可欠なパラメータ)を関連付けた誤差推定とパワーロースケーリングを抽出し、正確な固有値推定に最適なスケーリングパラメータの予測を可能にすることで示される。
さらに、スピードアップ保存アルゴリズムを2つ追加する。
(a)機能形態又は疎量子状態の準備及び
(b) {\textit{in situ}} 量子後処理により速度場の非線形関数、すなわち粘性散逸率を計算すると、終端から終端までの複雑性は$\mathcal{o}(\text{poly~log} (n/\epsilon)\kappa/\epsilon_{qpp})$となり、ここで $n$ は方程式の線形系の大きさ、$\epsilon$ は解の精度、$\epsilon_{qpp}$ は後処理の精度となる。
本研究は,流体の量子シミュレーションへの可能性を示し,qcのゲートレベル実装において必要となる特別な考察を強調する。
関連論文リスト
- Solving the Hele-Shaw flow using the Harrow-Hassidim-Lloyd algorithm on superconducting devices: A study of efficiency and challenges [0.0]
実用的な流体流問題を扱う量子プロセッサの開発は、遠いが有望なフロンティアを表している。
量子アルゴリズム、特に線形解法における最近の進歩は、古典的な流体解法に対する量子解への道のりを照らしている。
本研究では,古典型QLSA,Harrow-Hassidim-Lloyd (HHL) アルゴリズムを用いて,理想化された流体流動問題を管理する線形方程式のシステムを正確に解く能力について検討する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-09-17T02:44:08Z) - Quantum Calculation for Two-Stream Instability and Advection Test of Vlasov-Maxwell Equations: Numerical Evaluation of Hamiltonian Simulation [0.0]
量子古典型ハイブリッドVlasov-Maxwellソルバを開発した。
1次元対流試験と1D1V二流不安定試験の数値シミュレーションを行う。
我々の量子アルゴリズムは、古典的アルゴリズムと比較してより大きな時間ステップで堅牢である。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-08-21T11:56:55Z) - Compact quantum algorithms for time-dependent differential equations [0.0]
我々は、ユニタリの線形結合に基づくアイデアに基づいて、非ユニタリで非エルミート量子系をシミュレートする。
我々は,反復行列ベクトル乗算と行列逆演算を効率的に行うハイブリッド量子古典アルゴリズムを生成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-05-16T02:14:58Z) - Nonlinear dynamics as a ground-state solution on quantum computers [39.58317527488534]
量子ビットレジスタにおける空間と時間の両方を符号化する変分量子アルゴリズム(VQA)を提案する。
時空符号化により、1つの基底状態計算から全時間進化を得ることができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-03-25T14:06:18Z) - A two-circuit approach to reducing quantum resources for the quantum lattice Boltzmann method [41.66129197681683]
CFD問題を解決するための現在の量子アルゴリズムは、単一の量子回路と、場合によっては格子ベースの方法を用いる。
量子格子ボルツマン法(QLBM)を用いた新しい多重回路アルゴリズムを提案する。
この問題は2次元ナビエ・ストークス方程式の流動関数-渦性定式化として鋳造され、2次元蓋駆動キャビティフローで検証および試験された。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-01-20T15:32:01Z) - Two quantum algorithms for solving the one-dimensional
advection-diffusion equation [0.0]
2つの量子アルゴリズムが周期的境界条件を持つ線形一次元対流拡散方程式の数値解に対して提示される。
量子ビット数の増加に伴う精度と性能を、ポイントごとに比較する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-12-30T21:23:15Z) - Solving Systems of Linear Equations: HHL from a Tensor Networks Perspective [39.58317527488534]
本稿では,HHLアルゴリズムに基づく線形方程式系の解法を,新しい四重項法を用いて提案する。
テンソルネットワーク上で量子インスパイアされたバージョンを実行し、プロジェクションのような非単体演算を行う能力を生かした。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-09-11T08:18:41Z) - Efficient Mean-Field Simulation of Quantum Circuits Inspired by Density
Functional Theory [1.3561290928375374]
量子回路(QC)の正確なシミュレーションは、現在$sim$50 qubitsに制限されている。
ここでは密度汎関数理論(DFT)にインスパイアされたQCのシミュレーションを示す。
我々の計算では、共通ゲートセットを持つ複数のQCのクラスにおいて、90%以上の精度で限界単一量子ビット確率を予測できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-10-29T02:12:15Z) - Accelerating the training of single-layer binary neural networks using
the HHL quantum algorithm [58.720142291102135]
Harrow-Hassidim-Lloyd (HHL) の量子力学的実装から有用な情報が抽出可能であることを示す。
しかし,本論文では,HHLの量子力学的実装から有用な情報を抽出し,古典的側面における解を見つける際の複雑性を低減することを目的としている。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-10-23T11:58:05Z) - Q-FW: A Hybrid Classical-Quantum Frank-Wolfe for Quadratic Binary
Optimization [44.96576908957141]
本稿では,量子コンピュータ上での2次線形反復問題を解くために,フランク・ウルフアルゴリズム(Q-FW)に基づく古典量子ハイブリッドフレームワークを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-23T18:00:03Z) - Quantum Algorithms for Simulating the Lattice Schwinger Model [63.18141027763459]
NISQとフォールトトレラントの両方の設定で格子シュウィンガーモデルをシミュレートするために、スケーラブルで明示的なデジタル量子アルゴリズムを提供する。
格子単位において、結合定数$x-1/2$と電場カットオフ$x-1/2Lambda$を持つ$N/2$物理サイト上のシュウィンガーモデルを求める。
NISQと耐故障性の両方でコストがかかるオブザーバブルを、単純なオブザーバブルとして推定し、平均ペア密度を推定する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-02-25T19:18:36Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。