量子Carleman Lattice Boltzmann方法在工业CFD仿真中的实际应用

计算流体动力学（CFD）仿真在工业应用中至关重要，但需要大量计算资源，尤其是针对极端湍流 regime。虽然经典数字方法仍是标准，但量子计算有望通过有限量子比特数就能更高效地对大规模仿真进行编码，从而实现突破。本文对基于Lattice Boltzmann Method（LBM）的混合量子-经典方法进行了实际数值评估。通过Carleman展开对固有非线性LBM方程进行线性化，并使用量子Harrow Hassidim Lloyd算法（HHL）求解。我们在三个具有不同边界条件（周期、反弹和移动墙壁）的基准案例上进行评估，使用高性能计算资源进行statevector仿真。我们的结果确认了该方法的有效性，实现了约为 $10^{-3}$ 的中位数误差忠诚度，并拥有足以进行实际量子态抽样的成功概率。值得注意的是，小尺寸晶格系统的谱特性与大尺寸系统接近，这为缓解HHL瓶颈之一——特征值的预计算——提供了可能路径。