論文の概要: Quantum Computing and Atmospheric Dynamics: Exploring the Lorenz System
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.03475v1
- Date: Sun, 7 Jan 2024 12:57:48 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-09 18:54:00.826737
- Title: Quantum Computing and Atmospheric Dynamics: Exploring the Lorenz System
- Title（参考訳）: 量子コンピューティングと大気力学:lorenzシステムの探索
- Authors: V. Armaos, Athanassios A. Argiriou, Ioannis Kioutsioukis
- Abstract要約: ローレンツ系の非エルミート的ヤコビ行列の解析に適応した変分量子固有解器(VQE)
結果は、大気物理学における複雑なシステムに対処するVQEの可能性を明らかにしている。
- 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: This paper explores the potential contribution of quantum computing,
specifically the Variational Quantum Eigensolver (VQE), into atmospheric
physics research and application problems using as an example the Lorenz
system, a paradigm of chaotic behavior in atmospheric dynamics. Traditionally,
the complexity and non-linearity of atmospheric systems have presented
significant computational challenges. However, the advent of quantum computing,
and in particular the VQE algorithm, offers a novel approach to these problems.
The VQE, known for its efficiency in quantum chemistry for determining ground
state energies, is adapted in our study to analyze the non-Hermitian Jacobian
matrix of the Lorenz system. We employ a method of Hermitianization and
dimensionality augmentation to make the Jacobian amenable to quantum
computational techniques. This study demonstrates the application of VQE in
calculating the eigenvalues of the Lorenz system's Jacobian, thus providing
insights into the system's stability at various equilibrium points. Our results
reveal the VQE's potential in addressing complex systems in atmospheric
physics. Furthermore, we discuss the broader implications of VQE in handling
non-Hermitian matrices, extending its utility to operations like
diagonalization and Singular Value Decomposition (SVD), thereby highlighting
its versatility across various scientific fields. This research extends beyond
the realm of chaotic systems in atmospheric physics, underscoring the
significant potential of quantum computing to tackle complex, real-world
challenges.
- Abstract（参考訳）: 本稿では、量子コンピューティング、特に変分量子固有解法(VQE)の大気物理学研究および応用問題への潜在的貢献について、大気力学におけるカオス挙動のパラダイムであるロレンツ系を用いて検討する。
伝統的に、大気系の複雑さと非線形性は重要な計算上の課題をもたらした。
しかしながら、量子コンピューティングの出現、特にVQEアルゴリズムは、これらの問題に対する新しいアプローチを提供する。
基底状態エネルギーを決定する量子化学における効率で知られているvqeは、ロレンツ系の非エルミートヤコビ行列の解析に応用されている。
ジャコビアンを量子計算技術に応用可能にするために,エルミート化法と次元拡張法を用いる。
この研究は、ロレンツ系のヤコビアンの固有値を計算するためのVQEの適用を実証し、様々な平衡点における系の安定性に関する洞察を与える。
以上の結果から,vqeは大気物理学における複雑なシステムに対処する可能性を示す。
さらに,非エルミート行列を扱う上でのVQEの広範な意味について論じ,その実用性を対角化や特異値分解(SVD)といった操作にまで拡張し,様々な科学分野においてその汎用性を強調した。
この研究は、大気物理学におけるカオスシステムの領域を超えて、複雑で現実的な課題に取り組むための量子コンピューティングの大きな可能性を強調している。
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