通过薛定谔化方法模拟非线性偏微分方程的哈密顿量
哈密顿量模拟是量子计算中的核心算法,因其能高效求解大规模经典系统控制方程的潜力而广受关注。在耦合谐振子系统案例中,该研究团队已严格证明了通过哈密顿量模拟实现指数级加速的可行性。这自然引出一个问题:其他物理系统中的哈密顿量模拟是否同样具有指数加速特性?薛定谔化技术能将经典系统控制方程转化为薛定谔方程,但由于后者属于线性方程,当前哈密顿量模拟多局限于线性系统。针对非线性控制方程的哈密顿量模拟方法研究仍较为匮乏。本工作提出了一种针对非线性偏微分方程(PDE)的哈密顿量模拟方法,命名为“卡勒曼线性化+薛定谔化”(CLS),该方法融合了卡勒曼线性化(CL)与扭曲相位变换(WPT)技术。研究首先通过CL将非线性PDE转化为线性微分方程,再借助WPT将该线性方程映射至薛定谔方程。通过模拟所得薛定谔方程的哈密顿量,即可高效求解原始非线性PDE。该团队将此方法应用于非线性反应-扩散方程,具体论证了哈密顿量模拟在非线性偏微分方程中的适用性,通过将原控制方程转化为薛定谔方程并求解,实现了对原始非线性方程的分析。
