論文の概要: Quantum Lattice Kinetic Scheme for Solving Two-dimensional and Three-dimensional Incompressible Flows
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.10883v1
- Date: Fri, 16 May 2025 05:41:46 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-19 14:36:14.178091
- Title: Quantum Lattice Kinetic Scheme for Solving Two-dimensional and Three-dimensional Incompressible Flows
- Title（参考訳）: 2次元および3次元非圧縮性流れを解くための量子格子動力学的スキーム
- Authors: Yang Xiao, Liming Yang, Chang Shu, Yinjie Du, Hao Dong, Jie Wu,
- Abstract要約: ほとんどの量子LBMは、非線形衝突を避けるために$tau$ = 1を固定し、与えられたレイノルズ数に対してシミュレーションを固定メッシュサイズに制限する。
平衡分布関数 (EDF) に定数パラメータ$A$を導入し, 流体の粘度を独立に調整できる量子格子速度論的スキーム(LKS)を提案する。
2Dおよび3DTaylor-Green渦流と蓋駆動キャビティ流について評価し,量子LKSが古典LKSと同じ精度で収束することを示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.408348030088328
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Lattice Boltzmann method (LBM) is particularly well-suited for implementation on quantum circuits owing to its simple algebraic operations and natural parallelism. However, most quantum LBMs fix $\tau$ = 1 to avoid nonlinear collision, which restricts the simulation to a fixed mesh size for a given Reynolds number. To preserve the simplicity of setting $\tau$ = 1 while enhancing flexibility, we propose a quantum lattice kinetic scheme (LKS) by introducing a constant parameter $A$ into the equilibrium distribution function (EDF), enabling independent adjustment of the fluid's viscosity. This modification removes the constraint on mesh size, making it possible to simulate flows with arbitrary Reynolds numbers. The Chapman-Enskog analysis confirms the modified EDF still recovers the Navier-Stokes equations without compromising collision accuracy. We evaluate the method on 2D and 3D Taylor-Green vortex and lid-driven cavity flows, demonstrating that quantum LKS attains the same accuracy and convergence order as classical LKS. The first application of quantum LBM to 3D incompressible flows represents a significant step forward in large-scale fluid dynamics simulation.
- Abstract（参考訳）: 格子ボルツマン法(LBM)は、単純代数演算と自然な並列性により量子回路の実装に特に適している。
しかし、ほとんどの量子 LBM は非線型衝突を避けるために$\tau$ = 1 を固定し、与えられたレイノルズ数に対してシミュレーションを固定メッシュサイズに制限する。
柔軟性を向上しながら$\tau$ = 1の設定をシンプルに保ちながら、平衡分布関数(EDF)に定数パラメータ$A$を導入し、流体の粘度を独立に調整する量子格子力学スキーム(LKS)を提案する。
この修正によりメッシュサイズに対する制約が取り除かれ、任意のレイノルズ数でフローをシミュレートできるようになった。
Chapman-Enskog解析により、修正EDFは衝突精度を損なうことなくナヴィエ・ストークス方程式を回復することを確認した。
2Dおよび3DTaylor-Green渦流と蓋駆動キャビティ流について評価し,量子LKSが古典LKSと同じ精度で収束することを示した。
量子LBMの3次元非圧縮性流れへの最初の応用は、大規模流体力学シミュレーションにおける重要な一歩である。
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