論文の概要: A Demonstration of Quantum Circuit Implementation for Obstacle Flow Using Carleman-Linearized Lattice Boltzmann Method

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.28135v1
• Date: Wed, 27 May 2026 08:20:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-28 17:38:55.886041
• Title: A Demonstration of Quantum Circuit Implementation for Obstacle Flow Using Carleman-Linearized Lattice Boltzmann Method
• Title（参考訳）: Carleman-Linearized Lattice Boltzmann 法による障害物流の量子回路実装の実証
• Authors: Kazumasa Ueno, Keita Kanno, Yasunori Lee,
• Abstract要約: 障害物まわりの2次元線形流体流に対する量子アルゴリズムを実装した。 インフロー、アウトフロー、ノースリップ境界条件はスパース行列演算として定式化される。 格子点数に関して,必要キュービット数とゲート数の対数スケーリングを実演する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Fluid simulations, especially at high Reynolds numbers, are computationally expensive on classical computers, making them promising application targets for quantum computing. Recent studies have combined the lattice Boltzmann method (LBM) with Carleman linearization to design quantum algorithms for computational fluid dynamics (CFD). However, practical quantum-circuit implementations of these algorithms that incorporate non-periodic boundary conditions have not been fully explored. In this work, we implement a quantum algorithm for two-dimensional linearized fluid flow around an obstacle, using block-encoding of the linear-system matrix and quantum singular value transformation (QSVT) to solve it. Inflow, outflow, and no-slip boundary conditions are formulated as sparse matrix operations and efficiently embedded into quantum circuits using index-value encoding. We demonstrate logarithmic scaling of the required numbers of qubits and gates with respect to the number of lattice points, suggesting the potential feasibility of quantum-computational fluid dynamics simulations.
• Abstract（参考訳）: 流体シミュレーションは、特にレイノルズ数が多いが、古典的なコンピュータでは計算に高価であり、量子コンピューティングのアプリケーションターゲットとして期待できる。 近年の研究では、格子ボルツマン法(LBM)とカールマン線形化を組み合わせて計算流体力学(CFD)の量子アルゴリズムを設計している。 しかし、非周期境界条件を含むこれらのアルゴリズムの実用的な量子回路実装は、完全には研究されていない。 本研究では、線形系行列のブロックエンコーディングと量子特異値変換(QSVT)を用いて、障害物周辺を流れる2次元線形化流体の量子アルゴリズムを実装した。 インフロー、アウトフロー、ノースリップ境界条件はスパース行列演算として定式化され、インデックス値符号化を用いて量子回路に効率的に埋め込まれる。 格子点数に関して,必要な量子ビット数とゲート数の対数スケーリングを実証し,量子計算流体力学シミュレーションの可能性を示した。

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