論文の概要: Quantum Computing for Industrial Electromagnetics: Applicability and Case Studies in Solving Maxwell's Equations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.10671v1
- Date: Tue, 11 Aug 2026 08:52:25 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-12 19:14:45.96727
- Title: Quantum Computing for Industrial Electromagnetics: Applicability and Case Studies in Solving Maxwell's Equations
- Title（参考訳）: 産業用電磁石の量子コンピューティング:マクスウェル方程式の解法への応用とケーススタディ
- Abstract要約: 量子コンピューティングは、限られた数の量子ビットでそれらを符号化することで、大規模なシミュレーションを加速する可能性がある。
本稿では,線形系を解くためのHarrow-Hassidim-Lloyd(HHL)アルゴリズムとQuantum Singular Value Transformation(QSVT)アルゴリズムの性能について検討する。
レーダ伝搬, レンズシミュレーション, ビームフォーミングプロセスなど, 代表的な産業用途にまたがって, その性能をベンチマークする。
- 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: Computational electromagnetics plays a central role in many industrial applications but often requires substantial computational resources, particularly when fine spatial discretizations are needed. While classical approaches remain the standard, quantum computing offers the potential to accelerate large-scale simulations by encoding them with a limited number of qubits. Here, we investigate the performance and resource scaling of the Harrow-Hassidim-Lloyd (HHL) and Quantum Singular Value Transformation (QSVT) algorithms for solving linear systems generated by the finite-difference time-domain (FDTD) method, a widely adopted numerical scheme for discretizing Maxwell's equations. We benchmark their performance across representative industrial use cases, including radar propagation, lens simulations, and beamforming processes. Our results demonstrate the validity of the approaches, achieving state infidelities smaller than $2\cdot 10^{-3}$ with success probabilities greater than $10^{-3}$, compatible with practical quantum state sampling. Overall, we observe that the QSVT method consistently delivers higher accuracy. We further observe that the condition number of the linear matrix, a key factor governing the performance of quantum solvers, saturates as the number of spatial lattice points increases. This implies that the spatial grid can be scaled to realistic industrial dimensions without increasing the HHL or QSVT circuit depth due to ill-conditioned matrices.
- Abstract（参考訳）: 計算電磁は、多くの産業応用において中心的な役割を果たすが、特に細かな空間的離散化が必要な場合、しばしばかなりの計算資源を必要とする。
古典的なアプローチは依然として標準であるが、量子コンピューティングは量子ビットの限られた数で符号化することで大規模シミュレーションを加速する可能性を提供する。
本稿では,有限差分時間領域法(FDTD)により生成される線形系を解くためのHHLアルゴリズムと量子特異値変換(QSVT)アルゴリズムの性能と資源スケーリングについて検討する。
レーダ伝搬, レンズシミュレーション, ビームフォーミングプロセスなど, 代表的な産業用途にまたがって, その性能をベンチマークする。
提案手法の有効性を実証し, 実用量子状態サンプリングと互換性のある, 2 以上の 10^{-3}$ より小さい状態不整合を 10^{-3}$ より高い確率で達成した。
全体として,QSVT法は高い精度を実現する。
さらに,空間格子点の数が増えるにつれて,量子解法の性能を規定する鍵因子である線形行列の条件数が飽和することを示した。
これは、不条件行列によるHHLやQSVT回路の深さを増大させることなく、空間格子を現実的な産業次元に拡張できることを意味する。
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