Carleman线性化玻尔兹曼方法对非线性一维流体的显式量子电路模拟
量子计算流体动力学作为未来十年容错量子计算机的关键应用之一,正日益受到关注,其中格子玻尔兹曼方法被认为是一种极具潜力的方案。然而,迄今为止,仅在线性情形下,才通过显式且高效的初等量子门级电路仿真得到验证。该研究通过一维玻尔兹曼方程的二阶Carleman线性化引入了主要非线性项,并基于量子奇异值变换,利用泰勒展开的常微分方程求解器,通过显式量子电路仿真完成了末态态的制备。基于这一构建,该团队分析了门复杂度与量子比特复杂度,这些复杂度随网格规模呈对数增长,并研究了高阶Carleman线性化所捕捉的非线性特性,以及泰勒常微分方程求解器中高阶展开的实际效用。该构建为计算成本降低及后续发展(如拓展至更高维度、复杂几何构型及物理量提取等)提供了具体基准,旨在推动工业级量子计算流体动力学的实现。

