量子算法中浅水方程的线性化方案

计算流体动力学是科学与工程领域诸多问题的核心,但求解相关偏微分方程仍具有较高的计算复杂度。随着量子计算的兴起,研究人员开始探索应对这些挑战的新方法。该工作重点研究了量子算法在求解浅水方程中的应用潜力——这类方程可用于模拟海啸等流体动力学现象。基于先前研究团队在《物理评论研究》7卷013036期(2025年)提出的纳维-斯托克斯方程线性化方案,该团队构建了非线性浅水方程向线性方程组的映射框架。理论上,量子设备求解该线性方程组的速度相比经典计算机可实现指数级提升。为验证该方法,研究人员将其结果与解析解进行对比,并系统评估了关键参数的影响。此外,该工作还实现了基于量子奇异值变换的线性系统求解器,并研究了其与映射方案的协同性能。研究结果展现了量子算法在流体动力学问题中的应用前景,同时为未来发展指明了需重点考虑的技术要素。

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