用于求解二维和三维不可压缩流动的量子格子动力学方案

格子玻尔兹曼方法(LBM)由于其简单的代数运算和天然的并行性,特别适合在量子电路上实现。然而,大多数量子LBM将τ固定为1以避免非线性碰撞,这限制了在给定雷诺数下只能使用固定的网格尺寸进行模拟。为了在保持τ=1设置简单性的同时增强灵活性,该团队提出了一种量子格子动力学方案(LKS),通过在平衡分布函数(EDF)中引入一个常数参数A,使得流体的粘度可以独立调整。这一修改消除了对网格尺寸的限制,使得模拟任意雷诺数的流动成为可能。Chapman-Enskog分析证实,修改后的EDF仍然能够恢复Navier-Stokes方程,且不会影响碰撞精度。研究团队在二维和三维Taylor-Green涡流和顶盖驱动腔流上对该方法进行了评估,结果表明量子LKS能够达到与经典LKS相同的精度和收敛阶数。量子LBM首次应用于三维不可压缩流动,标志着大规模流体动力学模拟迈出了重要的一步。

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