論文の概要: Computing Statistical Properties of Velocity Fields on Current Quantum Hardware

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.10166v1
• Date: Thu, 15 Jan 2026 08:09:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-16 19:43:19.050345
• Title: Computing Statistical Properties of Velocity Fields on Current Quantum Hardware
• Title（参考訳）: 量子ハードウェアにおける速度場の計算統計的特性
• Authors: Miriam Goldack, Yosi Atia, Ori Alberton, Karl Jansen,
• Abstract要約: 本研究では,パラメータ化アンザッツ回路から直接空間速度場の統計的特性を抽出する手法を提案する。 我々は1次元速度場に対するアプローチを実装し、4キュービットの16個の空間点を符号化し、バーガースの方程式の進化から正弦波信号と4つのスナップショットの両方を解析した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.3521721488318912
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum algorithms are gaining attention in Computational Fluid Dynamics (CFD) for their favorable scaling, as encoding physical fields into quantum probability amplitudes enables representation of two to the power of n spatial points with only n qubits. A key challenge in Quantum CFD is the efficient readout of simulation results, a topic that has received limited attention in literature. This work presents methods to extract statistical properties of spatial velocity fields, such as central moments and structure functions, directly from parameterized ansatz circuits, avoiding full quantum state tomography. As a proof of concept, we implement our approach for 1D velocity fields, encoding 16 spatial points with 4 qubits, and analyze both a sine wave signal and four snapshots from Burgers' equation evolution. Using Qedma's error mitigation software QESEM, we demonstrate that such computations achieve high accuracy on current quantum devices, specifically IBMQ's Heron2 system ibm_fez.
• Abstract（参考訳）: 量子確率振幅に物理場を符号化することで、n量子ビットしか持たないn個の空間点のパワーに2つを表現できるため、計算流体力学(CFD)では量子アルゴリズムが好意的に注目されている。 量子CFDの鍵となる課題はシミュレーション結果の効率的な読み出しである。 本研究は、パラメータ化アンザッツ回路から直接、中心モーメントや構造関数などの空間速度場の統計的性質を抽出し、完全な量子状態トモグラフィーを避ける方法を提案する。 概念実証として, 1次元速度場に対するアプローチを実装し, 16個の空間点を4量子ビットで符号化し, 正弦波信号と4つのスナップショットの両方をバーガースの方程式の進化から解析した。 QESEM を用いて,現在の量子デバイス,特に IBMQ の Heron2 システム ibm_fez において,そのような計算が高精度であることを示す。

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