論文の概要: Simulating non-trivial incompressible flows with a quantum lattice Boltzmann algorithm
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.05781v1
- Date: Fri, 05 Dec 2025 15:10:50 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-13 22:40:57.073128
- Title: Simulating non-trivial incompressible flows with a quantum lattice Boltzmann algorithm
- Title（参考訳）: 量子格子ボルツマン法による非自明な非圧縮性流れのシミュレーション
- Authors: David Jennings, Kamil Korzekwa, Matteo Lostaglio, Paul Mannix, Richard Ashworth, Emanuele Marsili, Stephen Rolston,
- Abstract要約: 我々は、壁、入口、出口、外部強制を組み込むことにより、非圧縮性LBMの最近の量子アルゴリズムを拡張し、現実的な流体力学の設定を考慮に入れた。
本研究は,非線形流体力学の正確な量子シミュレーションを行うための経路と,より困難な流れ構成に量子LBMを拡張するための枠組みを提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4397520291340695
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum algorithms have been identified as a potential means to accelerate computational fluid dynamics (CFD) simulations, with the lattice Boltzmann method (LBM) being a promising candidate for realizing quantum speedups. Here, we extend the recent quantum algorithm for the incompressible LBM to account for realistic fluid dynamics setups by incorporating walls, inlets, outlets, and external forcing. We analyze the associated complexity cost and show that these modifications preserve the asymptotic scaling, and potential quantum advantage, of the original algorithm. Moreover, to support our theoretical analysis, we provide a classical numerical study illustrating the accuracy, complexity, and convergence of the algorithm for representative incompressible-flow cases, including the driven Taylor-Green vortex, the lid-driven cavity flow, and the flow past a cylinder. Our results provide a pathway to accurate quantum simulation of nonlinear fluid dynamics, and a framework for extending quantum LBM to more challenging flow configurations.
- Abstract（参考訳）: 量子アルゴリズムは計算流体力学(CFD)シミュレーションを加速する潜在的な手段として同定されており、格子ボルツマン法(LBM)は量子スピードアップを実現するための候補である。
ここでは, 壁, 入口, 出口, 外部強制を組み込んだ非圧縮型LBMの最近の量子アルゴリズムを拡張し, 現実的な流体力学の設定を考慮に入れた。
我々は、関連する複雑さのコストを分析し、これらの修正が元のアルゴリズムの漸近的スケーリングと潜在的な量子優位性を保っていることを示す。
さらに, この理論解析を支援するために, テイラー・グリーン渦, 蓋駆動キャビティ流, シリンダーを過ぎる流れを含む, 代表的な非圧縮性流れに対するアルゴリズムの精度, 複雑さ, 収束性について, 古典的な数値的研究を行った。
本研究は,非線形流体力学の正確な量子シミュレーションを行うための経路と,より困難な流れ構成に量子LBMを拡張するための枠組みを提供する。
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