量子计算流体动力学不同编码方案的资源需求

对于需要计算整个数值域的问题(如计算流体力学(CFD))的量子算法,研究者常建议采用基于多量子位的幅值编码方案,但该方案在初始化和数据读出环节所需的计算代价尚未得到充分探讨。该工作专门针对这一问题展开:通过最小化案例研究,系统综述了量子计算中的不同编码方案,重点分析了各方案的初始化与读出计算成本及其应用影响。本研究扩展了前人文献中关于多量子位幅值编码所需计算资源的讨论,通过具体推导V. V. Shende等人[1,2]提出的分解初始化过程所产生的电路深度,并建立以特定精度提取编码值所需量子算法执行次数的上限,对相关量化指标进行了深化。这两个核心结论均通过IBM量子计算模拟框架Qiskit[3]进行了实证验证。在探讨达到目标精度所需运行次数的研究中发现,所推导的上限(随编码值数量ñ呈ñ²ln(ñ)比例增长)过于保守,难以用于精确预估。因此,该团队特别针对所有基态等概率分布的参考情况进行了运行次数研究,提出ñln(ñ)的经验比例定律。基于CFD应用的视角,该工作特别指出:相关发现催生了一种新型编码方法,该方法专为晶格玻尔兹曼方法的量子算法设计。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-04-07 08:17

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