面向快速扰动湍流的端到端量子模拟
流体动力学
2025-11-25 v1 计算物理
量子物理
摘要
我们提出一种端到端量子算法，用于通过线性组合哈密顿量(LCHS)模拟快速扰动湍流。该算法包含三个主要阶段：对初始湍流态的高效准备（给定能量谱）、通过LCHS进行随后的时间演化，以及对关键湍流统计量的直接测量。我们的分析表明，对于足够大的计算网格，该算法可相对于经典仿真方法提供实际的量子加速。我们评估了用于模拟具有经典验证性的最小非平凡湍流实例的量子资源需求。数值结果表明，结果与真实解保持良好一致，既捕捉湍流场的定性演化，也捕捉统计量（包括鲁棟应力和波动速度谱）的定量行为。尽管其线性性质，快速扰动湍流仍捕捉了必不可少的湍流机制，可能为开发针对Navier-Stokes方程的量子算法提供指导。我们的工作为在未来容错量子计算机上解决更复杂湍流现象奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2511.18802,
title = {Toward end-to-end quantum simulation of rapidly distorted turbulence},
author = {Zhaoyuan Meng and Leyu Chen and Jin-Peng Liu and Guowei He},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.18802},
year = {2025}
}