論文の概要: Quantum smoothed particle hydrodynamics algorithm inspired by quantum walks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.05393v1
• Date: Fri, 07 Mar 2025 13:09:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-10 12:22:04.550524
• Title: Quantum smoothed particle hydrodynamics algorithm inspired by quantum walks
• Title（参考訳）: 量子ウォークにインスパイアされた量子平滑化粒子流体力学アルゴリズム
• Authors: R. Au-Yeung, V. M. Kendon, S. J. Lind,
• Abstract要約: 時間依存型滑らかな粒子流体力学(SPH)の量子アルゴリズムを提案する。 このアルゴリズムは離散時間量子ウォークの概念を用いて一次元の対流偏微分方程式を解く。 2つの時間ステップの後により大きな対流速度が生じることには大きな矛盾があり、これは1つの時間ステップの後に状態ベクトルで生成される不要な項に起因している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Recent years have seen great progress in quantum computing, providing opportunities to overcome computational bottlenecks in many scientific applications. In particular, the intersection of computational fluid dynamics (CFD) and quantum computing has become an active area of research with exponential computational speedup as an ultimate goal. In this work, we propose a quantum algorithm for the time-dependent smoothed particle hydrodynamics (SPH) method. Our algorithm uses concepts from discrete-time quantum walks to solve the one-dimensional advection partial differential equation via an SPH formalism. Hence, we construct a quantum circuit to carry out the calculations for a two-particle system over one and two timesteps. We compare its outputs with results from the classical SPH algorithm and show there is excellent agreement after one timestep. There is greater disagreement for larger advection speeds after two timesteps, which we attribute to unwanted terms generated in the statevector after one timestep. The methodology and findings here are a key step towards developing a more general quantum SPH algorithm for solving practical engineering problems on gate-based quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 近年、量子コンピューティングは大きな進歩を遂げており、多くの科学応用において計算ボトルネックを克服する機会を提供している。 特に、計算流体力学(CFD)と量子コンピューティングの交わりは、指数計算の高速化を究極の目標とする研究の活発な領域となっている。 本研究では,時間依存型滑らかな粒子流体力学(SPH)法のための量子アルゴリズムを提案する。 我々のアルゴリズムは離散時間量子ウォークの概念を用いてSPH形式を用いて一次元の対流偏微分方程式を解く。 そこで,2粒子系の計算を1段階と2段階にわたって行うために,量子回路を構築した。 出力と古典的なSPHアルゴリズムの結果を比較し,一段階の合意が得られたことを示す。 2つの時間ステップの後により大きな対流速度が生じることには大きな矛盾があり、これは1つの時間ステップの後に状態ベクトルで生成される不要な項が原因である。 ここでの方法論と発見は、ゲートベースの量子コンピュータにおける実用的なエンジニアリング問題を解決するために、より一般的な量子SPHアルゴリズムを開発するための重要なステップである。

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