論文の概要: Lattice Boltzmann-Carleman quantum algorithm and circuit for fluid flows at moderate Reynolds number

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.17973v2
• Date: Wed, 3 Jan 2024 16:26:25 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-04 16:34:40.419568
• Title: Lattice Boltzmann-Carleman quantum algorithm and circuit for fluid flows at moderate Reynolds number
• Title（参考訳）: 適度レイノルズ数における流体流の格子ボルツマン・カールマン量子アルゴリズムと回路
• Authors: Claudio Sanavio and Sauro Succi
• Abstract要約: 本稿では,Lattice Boltzmann (LB) 法のカールマン線形化に基づく流体流れの量子計算アルゴリズムを提案する。 少なくとも10から100の中間レイノルズ数に対して、カールマン-LB法は2次に切り替わることに成功した。
• 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: We present a quantum computing algorithm for fluid flows based on the Carleman-linearization of the Lattice Boltzmann (LB) method. First, we demonstrate the convergence of the classical Carleman procedure at moderate Reynolds numbers, namely for Kolmogorov-like flows. Then we proceed to formulate the corresponding quantum algorithm, including the quantum circuit layout and analyze its computational viability. We show that, at least for moderate Reynolds numbers between 10 and 100, the Carleman-LB procedure can be successfully truncated at second order, which is a very encouraging result. We also show that the quantum circuit implementing the single time-step collision operator has a fixed depth, regardless of the number of lattice sites. However, such depth is of the order of ten thousands quantum gates, meaning that quantum advantage over classical computing is not attainable today, but could be achieved in the near-mid term future. The same goal for the multi-step version remains however an open topic for future research.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,Lattice Boltzmann (LB) 法のカールマン線形化に基づく流体流れの量子計算アルゴリズムを提案する。 まず, 古典的カールマン手続きを適度なレイノルズ数, すなわちコルモゴロフのような流れで収束することを示す。 次に、量子回路レイアウトを含む対応する量子アルゴリズムを定式化し、その計算可能性を分析する。 少なくとも 10 から 100 の中間レイノルズ数に対して、カールマン-LB 手続きは 2 次でうまく切り替わることができ、これは非常に励みやすい結果である。 また,単一時間ステップ衝突演算子を実装した量子回路は格子点数によらず一定の深さを持つことを示した。 しかし、そのような深さは1万量子ゲートのオーダーであり、古典的計算に対する量子優位は、今日では達成できないが、短期的には達成可能である。 しかし、マルチステップバージョンの同じ目標は、将来の研究におけるオープンなトピックのままである。

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