超导量子处理器上的流体涡旋相互作用模拟

涡旋相互作用常见于大气湍流、等离子体动态及生物系统的群体行为中。然而,由于需要捕捉长时间尺度上的精细特征,准确模拟这类复杂相互作用极具挑战性,传统方法往往面临巨大计算负担。该研究团队提出一种量子涡旋方法,将纳维-斯托克斯(NS)方程重构于量子力学框架内,从而在量子计算机上实现了多涡旋相互作用模拟。研究人员构建了涡旋系统的有效哈密顿量,并设计时空演化电路来模拟其长期动态。通过采用具备99.97%单比特门保真度和99.76%双比特门保真度的超导量子处理器(八量子比特),该工作成功复现了自然涡旋相互作用现象。该方法架起了经典流体动力学与量子计算间的桥梁,为研究涡旋动力学提供了全新计算平台。研究成果揭示了量子计算在攻克流体动力学长期难题方面的潜力,有望拓展其在自然系统和工程系统中的广泛应用。

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