量子物理
[提交于 2025年8月22日
]
标题: 哈密顿量模拟用于具有任意输运场的对流扩散方程
标题: Hamiltonian Simulation for Advection-Diffusion Equation with arbitrary transport field
摘要: 我们提出了一种新颖的方法,通过量子启发的“薛定谔化”技术来求解在任意传输场下的对流-扩散方程。 尽管存在许多求解偏微分方程(PDE)的方法,但哈密顿量模拟仍然是一个相对未被充分探索但前景广阔的领域——尤其是在长期容错量子计算的背景下。 基于这一潜力,我们的量子算法旨在适应非平凡的空间变化传输场,并适用于二维和三维的对流-扩散问题。 为了确保数值稳定性和准确性,该算法结合了对流部分的迎风离散化方案和扩散部分的中心差分法,通过定制的近似和优化技术组合,使其适用于量子实现。 我们在涉及二维和三维耦合旋转、剪切和扩散传输的基准场景中展示了该算法的有效性。 此外,我们在IBM量子硬件上使用16个量子比特实现了二维对流-扩散方程,验证了我们的方法,并突显了其实际适用性和鲁棒性。
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