任意输运场下对流-扩散方程的哈密顿量模拟

该研究团队提出了一种创新方法,通过量子启发的“薛定谔化”哈密顿模拟技术,解决任意输运场下的对流-扩散方程求解问题。尽管现有多种偏微分方程(PDE)求解方法,哈密顿模拟在长期、容错量子计算背景下仍是一个探索不足但前景广阔的方向。基于此潜力,该量子算法能处理非平凡的空间变化输运场,适用于二维和三维对流-扩散问题。为确保数值稳定性和精确度,该算法将对流项的上风离散格式与扩散项的中心差分法相结合,并通过定制化的近似与优化技术实现量子化适配。研究团队在包含旋转流、剪切流与扩散耦合的二维及三维基准场景中验证了算法有效性,更在IBM量子硬件上使用16个量子比特实现了二维对流-扩散方程求解,证实了该方法的实用性与鲁棒性。

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