量子格子玻尔兹曼方法在捕获离子硬件上求解三维空间变化平流输运问题的解决方案

量子格子玻尔兹曼方法(QLBM)已成为计算流体动力学(CFD)数值模拟中最有前景的量子计算方法之一。该动力学过程基于介观粒子分布函数进行描述,这些函数服从包含局部迁移和碰撞操作的离散玻尔兹曼输运方程。在本工作中,所得到的宏观行为对应于对流-扩散方程,该团队将其作为输运现象的典型模型问题。基于QLBM实现的最新进展,该工作向更贴近传统CFD需求的现实问题场景迈进。该团队首次在量子硬件上实现了非均匀速度场作用下的输运过程。该团队使用IonQ的离子阱系统进行演示,包括Forte代系统以及一个类似于即将推出的IonQ Tempo系列的64量子比特钡开发系统。该团队将密度读取及随后的流体密度重新加载确定为当前算法的潜在瓶颈,并讨论了缓解该瓶颈的几种方法。该团队发现使用MPS阴影层析成像是一种有前景的方法,能够高效地将读取扩展到具有复杂密度分布的大型系统。最后,该团队介绍并模拟了一种在QLBM中实现对流-扩散壁面边界的新方法,并讨论了向更高复杂度问题扩展的前景。
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提交arXiv: 2026-04-30 17:11

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