論文の概要: Enabling Large-Scale and High-Precision Fluid Simulations on Near-Term Quantum Computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.06063v3
- Date: Wed, 19 Jun 2024 09:23:37 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-22 01:26:51.704188
- Title: Enabling Large-Scale and High-Precision Fluid Simulations on Near-Term Quantum Computers
- Title（参考訳）: 量子コンピュータにおける大規模・高精度流体シミュレーションの実現
- Authors: Zhao-Yun Chen, Teng-Yang Ma, Chuang-Chao Ye, Liang Xu, Ming-Yang Tan, Xi-Ning Zhuang, Xiao-Fan Xu, Yun-Jie Wang, Tai-Ping Sun, Yong Chen, Lei Du, Liang-Liang Guo, Hai-Feng Zhang, Hao-Ran Tao, Tian-Le Wang, Xiao-Yan Yang, Ze-An Zhao, Peng Wang, Sheng Zhang, Chi Zhang, Ren-Ze Zhao, Zhi-Long Jia, Wei-Cheng Kong, Meng-Han Dou, Jun-Chao Wang, Huan-Yu Liu, Cheng Xue, Peng-Jun-Yi Zhang, Sheng-Hong Huang, Peng Duan, Yu-Chun Wu, Guo-Ping Guo,
- Abstract要約: 量子計算流体力学(QCFD)は古典計算流体力学(CFD)に代わる有望な選択肢を提供する
本稿では,量子線形解法における誤りを抑制する反復的手法 "Iterative-QLS" を含む包括的QCFD法を提案する。
本手法を超伝導量子コンピュータに実装し,定常ポアゼイユ流と非定常音波伝搬のシミュレーションに成功した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 17.27937804402152
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Quantum computational fluid dynamics (QCFD) offers a promising alternative to classical computational fluid dynamics (CFD) by leveraging quantum algorithms for higher efficiency. This paper introduces a comprehensive QCFD method, including an iterative method "Iterative-QLS" that suppresses error in quantum linear solver, and a subspace method to scale the solution to a larger size. We implement our method on a superconducting quantum computer, demonstrating successful simulations of steady Poiseuille flow and unsteady acoustic wave propagation. The Poiseuille flow simulation achieved a relative error of less than $0.2\%$, and the unsteady acoustic wave simulation solved a 5043-dimensional matrix. We emphasize the utilization of the quantum-classical hybrid approach in applications of near-term quantum computers. By adapting to quantum hardware constraints and offering scalable solutions for large-scale CFD problems, our method paves the way for practical applications of near-term quantum computers in computational science.
- Abstract（参考訳）: 量子計算流体力学(QCFD)は、量子アルゴリズムを高効率に活用することにより、古典計算流体力学(CFD)に代わる有望な代替手段を提供する。
本稿では,量子線形解法における誤差を抑える反復的手法"Iterative-QLS"と,その解を大規模化するための部分空間法を含む,包括的QCFD手法を提案する。
本手法を超伝導量子コンピュータに実装し,定常ポアゼイユ流と非定常音波伝搬のシミュレーションに成功した。
ポワゼイユ流シミュレーションは相対誤差が0.2 %以下で、非定常音響波シミュレーションは5043次元の行列を解いた。
我々は,短期量子コンピュータの応用における量子古典ハイブリッドアプローチの活用を強調した。
量子ハードウェアの制約に適応し、大規模CFD問題に対するスケーラブルなソリューションを提供することにより、計算科学における短期量子コンピュータの実用化の道を開く。
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