論文の概要: Simulating unsteady fluid flows on a superconducting quantum processor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.15878v1
- Date: Wed, 24 Apr 2024 13:45:43 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-26 19:01:10.998827
- Title: Simulating unsteady fluid flows on a superconducting quantum processor
- Title（参考訳）: 超伝導量子プロセッサ上での非定常流体流動のシミュレーション
- Authors: Zhaoyuan Meng, Jiarun Zhong, Shibo Xu, Ke Wang, Jiachen Chen, Feitong Jin, Xuhao Zhu, Yu Gao, Yaozu Wu, Chuanyu Zhang, Ning Wang, Yiren Zou, Aosai Zhang, Zhengyi Cui, Fanhao Shen, Zehang Bao, Zitian Zhu, Ziqi Tan, Tingting Li, Pengfei Zhang, Shiying Xiong, Hekang Li, Qiujiang Guo, Zhen Wang, Chao Song, H. Wang, Yue Yang,
- Abstract要約: 本稿では, 量子符号化, 進化, 流れ状態の検出を含む非定常流れのディジタルシミュレーション実験について報告する。
この研究は、現実的な応用のために乱流のようなより複雑な流れをシミュレートする量子コンピューティングの可能性を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 23.24560103938476
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Recent advancements of intermediate-scale quantum processors have triggered tremendous interest in the exploration of practical quantum advantage. The simulation of fluid dynamics, a highly challenging problem in classical physics but vital for practical applications, emerges as a good candidate for showing quantum utility. Here, we report an experiment on the digital simulation of unsteady flows, which consists of quantum encoding, evolution, and detection of flow states, with a superconducting quantum processor. The quantum algorithm is based on the Hamiltonian simulation using the hydrodynamic formulation of the Schr\"odinger equation. With the median fidelities of 99.97% and 99.67% for parallel single- and two-qubit gates respectively, we simulate the dynamics of a two-dimensional (2D) compressible diverging flow and a 2D decaying vortex with ten qubits. The experimental results well capture the temporal evolution of averaged density and momentum profiles, and qualitatively reproduce spatial flow fields with moderate noises. This work demonstrates the potential of quantum computing in simulating more complex flows, such as turbulence, for practical applications.
- Abstract（参考訳）: 近年の中間スケール量子プロセッサの進歩は、実用的な量子優位性の探索に多大な関心を惹き付けている。
流体力学のシミュレーションは古典物理学において非常に難しい問題であるが、実用化には不可欠である。
本稿では、超伝導量子プロセッサを用いて、量子符号化、進化、流れ状態の検出からなる非定常流れのディジタルシミュレーション実験を報告する。
量子アルゴリズムは、シュリンガー方程式の流体力学的定式化を用いたハミルトニアンシミュレーションに基づいている。
平行1量子ゲートと2量子ビットゲートの中央値の99.97%と99.67%で、2次元(2次元)圧縮性分岐流と10量子ビットの2次元減衰渦のダイナミクスをシミュレートする。
実験結果は, 平均密度と運動量分布の時間的変化をよく捉え, 適度な雑音を伴う空間流場を定性的に再現した。
この研究は、現実的な応用のために乱流のようなより複雑な流れをシミュレートする量子コンピューティングの可能性を示す。
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