随机非线性微分方程的量子算法

工程与计算物理中的诸多模型都根植于随机非线性动力学,但高维度的精确模拟仍具挑战。该团队提出了一种量子算法,适用于一类广泛的、包含耗散与二次漂移的 \(N\) 维随机微分方程。该算法适用于具有全连接相互作用的强非线性系统,从而拓展了此前已知量子算法的适用范围,后者仅限于弱非线性和稀疏系统。对于满足关键流体动力学离散化条件的保范漂移,该研究的方法能以 \(\log{(N)}\) 的多项式成本和与演化时间呈线性关系的代价,对低阶关联函数的期望值进行严格误差界下的近似。该团队的主要技术进展在于,开发了一个用于模拟由 \(N\) 个相互作用量子谐振子组成的辅助系统的子程序,其成本在 \(N\) 上呈多对数关系。最后,研究人员在该框架内构建了湍流模型,包括纳维-斯托克斯方程和阻尼欧拉方程,从而为模拟支配湍流与非线性波动力学的强非线性随机微分方程开辟了一条量子模拟路径。

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提交arXiv: 2026-06-06 21:45

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