基于量子计算的预栈和后栈地震反演

量子计算利用量子力学原理来解决经典计算机难以解决的问题。量子退火作为量子计算中的一种特殊方法，特别适用于优化任务，因为它利用量子隧穿效应跳出局部最小值，高效地探索复杂的能量景观。在地球物理学领域，许多问题被建模为高维优化问题，包括地震反演，该方法旨在从地震数据估计地下阻抗，以实现准确的地质解释和资源勘探。本研究提出了一种新颖的量子计算应用，用于地震反演，标志着首次使用量子退火器来估计P波和S波阻抗。基于我们先前的工作，该工作展示了如何使用二维框架从后栈数据估计声阻抗，我们提出了一种增强的工作流程，能够在单一步骤中反演后栈和预栈地震数据。这一进展显著减少了每个模型参数的量子比特数（从20个降至5个），同时提高了计算速度（从20秒提高至6.3秒）。地震反演使用D-Wave Leap混合求解器实现，阻抗估计在4-9秒内完成，其中量子处理单元（QPU）仅贡献0.043-0.085秒。与模拟退火比较分析显示，量子退火在单个迭代中产生的阻抗模型与真实值非常接近，而模拟退火需要10个迭代才能获得更好的准确性。这些发现凸显了量子计算在实时、高精度地震反演中的变革性潜力，标志着迈向完全量子驱动的地球物理学解决方案的关键一步。