用于计算基态编码的全量子格气自动机构建模块
量子物理
2025-12-23 v3 计算物理
摘要
格气自动机(LGA)是一种模拟物理现象(包括计算流体动力学(CFD))的经典方法。量子格气自动机(QLGA)是在量子计算机上实现LGA方案的一类方法。近年来,由于QLGA在通过减少内存需求或同时表示指数多个LGA状态来高效建模CFD过程方面的潜力,它引起了研究人员的关注。在这项工作中,我们引入了依赖于计算基态编码的QLGA算法的新型构建模块。我们处理了算法的每一步,从初始条件到测量,并提供了详细的复杂度分析,该分析考虑了所模拟系统的所有离散化选择。我们引入了多种实例化初始条件的方法、针对新颖几何图案的高效边界条件实现、一种比先前实现建模更少受限相互作用的新型碰撞算子,以及从量子态中提取感兴趣量的量子电路。对于每个构建模块,我们提供了直观的示例和底层量子电路的开源实现。
引用
@article{arxiv.2506.12662,
title = {Fully Quantum Lattice Gas Automata Building Blocks for Computational Basis State Encodings},
author = {Călin A. Georgescu and Merel A. Schalkers and Matthias Möller},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.12662},
year = {2025}
}
备注
36 pages, 22 figures