論文の概要: Dynamic Circuits for the Quantum Lattice-Boltzmann Method

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.02131v1
• Date: Tue, 04 Feb 2025 09:04:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-05 14:58:29.618885
• Title: Dynamic Circuits for the Quantum Lattice-Boltzmann Method
• Title（参考訳）: 量子格子ボルツマン法による動的回路
• Authors: David Wawrzyniak, Josef Winter, Steffen Schmidt, Thomas Indiniger, Christian F. Janßen, Uwe Schramm, Nikolaus A. Adams,
• Abstract要約: 線形対流拡散方程式(ADE)格子ボルツマン法(LBM)の量子アルゴリズムを提案する。 動的量子回路は、最適化された衝突演算量子アルゴリズムを可能にし、部分的な測定を積分ステップとして導入する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: We propose a quantum algorithm for the linear advection-diffusion equation (ADE) Lattice-Boltzmann method (LBM) that leverages dynamic circuits. Dynamic quantum circuits allow for an optimized collision-operator quantum algorithm, introducing partial measurements as an integral step. Efficient adaptation of the quantum circuit during execution based on digital information obtained through mid-circuit measurements is achieved. The proposed new collision algorithm is implemented as a fully unitary operator, which facilitates the computation of multiple time steps without state reinitialization. Unlike previous quantum collision operators that rely on linear combinations of unitaries, the proposed algorithm does not exhibit a probabilistic failure rate. Moreover, additional qubits no longer depend on the chosen velocity set, which reduces both qubit overhead and circuit complexity. Validation of the quantum collision algorithm is performed by comparing results with digital LBM in one and two dimensions, demonstrating excellent agreement. Performance analysis for multiple time steps highlights advantages compared to previous methods. As an additional variant, a hybrid quantum-digital approach is proposed, which reduces the number of mid-circuit measurements, therefore improving the efficiency of the quantum collision algorithm.
• Abstract（参考訳）: 動的回路を利用する線形対流拡散方程式 (ADE) Lattice-Boltzmann法 (LBM) の量子アルゴリズムを提案する。 動的量子回路は、最適化された衝突演算量子アルゴリズムを可能にし、部分的な測定を積分ステップとして導入する。 中間回路計測により得られたデジタル情報に基づいて、実行中の量子回路の効率的な適応を実現する。 提案手法は完全ユニタリ演算子として実装され、状態の再初期化を伴わずに複数の時間ステップの計算を容易にする。 ユニタリの線形結合に依存する従来の量子衝突演算子とは異なり、提案アルゴリズムは確率的故障率を示しない。 さらに、追加のキュービットは選択された速度セットに依存しなくなり、キュービットのオーバーヘッドと回路の複雑さの両方を減らす。 量子衝突アルゴリズムの検証は、1次元と2次元のデジタルLBMとの比較によって行われ、良好な一致を示す。 複数の時間ステップのパフォーマンス分析は、以前の方法と比較して利点を強調します。 追加の変種として、中間回路の測定数を削減し、量子衝突アルゴリズムの効率を向上するハイブリッド量子デジタルアプローチが提案されている。

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