用于不可压流动的稳定通用量子分数阶格子浴格方法

量子计算因其叠加和纠缠特性，在加速计算流体动力学 (CFD) 模拟和缓解存储瓶颈方面具有巨大潜力。格子浴格方法 (LBM) 因其主要为代数性质，催生了各种量子 LBM 的发展。然而，大多数现有方法固定松弛时间为 $\tau$ = 1，从而将特定网格分辨率限制于单一雷诺数范围内。虽然我们之前的量子格子动力学方案 (LKS) 已解除此限制，但在高雷诺数下仍存在不稳定问题。为此，我们提出一种量子分数阶格子浴格方法 (FS-LBM)。在该框架下，预测步骤在量子电路中使用标准 LBM 公式实现，而校正步骤则在经典计算中完成。保持松弛时间为 $\tau$ = 1 以确保与现有量子 LBM 的无缝兼容。对典型二维和三维不可压等温及热流动的基准模拟表明，量子 FS-LBM 在精度和收敛阶数上与其经典对应物一致，同时在精度和稳定性方面显著优于量子 LKS。值得注意的是，本工作首次实现了三维不可压热流的量子 LBM 模拟。