针对具有金兹堡-朗道势及涡旋运动规律的复杂非线性偏微分方程的混合量子-经典算法

该团队提出了针对强非线性体系中复值非线性偏微分方程的量子算法。在该体系中,动力学过程由涡旋核、相位奇点及非线性涡旋相互作用主导。典型方程包括复值非线性薛定谔方程,以及具有金兹堡-朗道型非线性的非线性热方程与波动方程。在强非线性状态下,这些方程的解在渐近条件下主要受线性椭圆方程与低维涡旋动力学耦合控制,其中涡旋核对应超导体中的拓扑缺陷。该团队的混合量子-经典算法利用这一渐近特性:经典计算处理涡旋动力学推进,而量子算法求解线性椭圆方程的边值问题。 针对二维非线性薛定谔方程,该团队还将量子BPX预处理技术与薛定谔化方法相结合,用于小输出体系下物理可观测量估计。该方法即便在二维情况下,也能实现空间问题规模依赖关系的<b>指数级</b>改进,同时目标精度依赖关系基本保持线性(至多含多重对数因子)。研究进一步表明,该原理可拓展至耗散性金兹堡-朗道涡旋动力学及三维超导中的涡旋线问题。数值计算结果验证了该偏微分方程降维方法的有效性及所提方案的优越性。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-04-15 16:50

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