論文の概要: A two-circuit approach to reducing quantum resources for the quantum lattice Boltzmann method

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.12248v1
• Date: Sat, 20 Jan 2024 15:32:01 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-24 18:08:51.451293
• Title: A two-circuit approach to reducing quantum resources for the quantum lattice Boltzmann method
• Title（参考訳）: 量子格子ボルツマン法による量子資源削減のための2回路的アプローチ
• Authors: Sriharsha Kocherla, Austin Adams, Zhixin Song, Alexander Alexeev, Spencer H. Bryngelson
• Abstract要約: 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。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 44.144964115275
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Computational fluid dynamics (CFD) simulations often entail a large computational burden on classical computers. At present, these simulations can require up to trillions of grid points and millions of time steps. To reduce costs, novel architectures like quantum computers may be intrinsically more efficient at the appropriate computation. Current quantum algorithms for solving CFD problems use a single quantum circuit and, in some cases, lattice-based methods. We introduce the a novel multiple circuits algorithm that makes use of a quantum lattice Boltzmann method (QLBM). The two-circuit algorithm we form solves the Navier-Stokes equations with a marked reduction in CNOT gates compared to existing QLBM circuits. The problem is cast as a stream function--vorticity formulation of the 2D Navier-Stokes equations and verified and tested on a 2D lid-driven cavity flow. We show that using separate circuits for the stream function and vorticity lead to a marked CNOT reduction: 35% in total CNOT count and 16% in combined gate depth. This strategy has the additional benefit of the circuits being able to run concurrently, further halving the seen gate depth. This work is intended as a step towards practical quantum circuits for solving differential equation-based problems of scientific interest.
• Abstract（参考訳）: 計算流体力学(cfd)シミュレーションは、古典的コンピュータに大きな計算負荷を伴います。 現在、これらのシミュレーションには最大数兆のグリッドポイントと数百万のタイムステップが必要である。 コストを削減するため、量子コンピュータのような新しいアーキテクチャは、適切な計算において本質的により効率的である。 cfd問題を解決する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。 本稿では,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。 我々が定式化した2回路アルゴリズムは、既存のqlbm回路に比べてcnotゲートが著しく減少するナビエ・ストークス方程式を解く。 この問題は、2d navier-stokes方程式のストリーム関数-渦性定式化としてキャストされ、2d lid駆動キャビティ流れで検証および検証される。 ストリーム関数と渦度を分離した回路を用いることで,CNOTが35%,ゲート深さが16%減少し,CNOTが顕著に減少した。 この戦略は、回路が同時に動作できるという追加の利点があり、ゲート深度を半減させる。 この研究は、微分方程式に基づく科学的関心問題を解くための実用的な量子回路へのステップとして意図されている。

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