基于哈密顿模拟的流体力学量子计算

      作为潜在的颠覆性技术，量子计算预期在未来能够解决部分现实世界中的难题。流体动力学是经典物理与工程应用中极具挑战的问题，可作为展示量子计算实用性与优越性的范例。本报告介绍近期流体力学量子计算研究进展。理论方面，我们提出了流体动力学的量子自旋表示，即通过广义Madelung变换，将纳维斯托克斯方程表示为薛定谔泡利方程，这样可将流体系统视为一特殊的量子系统，便于直接在量子计算机上进行流动模拟。算法方面，我们提出了基于流体量子表示的哈密顿模拟量子算法，可对含涡动力学的可压缩/不可压流动以及标量对流反应扩散问题进行模拟，并借助量子傅里叶变换在流动演化过程中取得量子加速。硬件实现方面，我们在合作团队的最新超导量子芯片上实现了二维非稳态流动的量子模拟。该研究结果显示量子计算具有潜力模拟湍流等复杂流动。

      杨越，北京大学工学院教授、副院长。之前获浙江大学学士、中科院力学所硕士、加州理工学院博士学位，于普林斯顿大学与康奈尔大学作博士后。现任湍流与复杂系统国家重点实验室副主任，中国力学学会副秘书长，中国空气动力学会理事，空气动力学学报副主编，SCPMA、AMS、ARC、力学进展期刊编委。曾获科学探索奖、教育部青年科学奖、求是杰出青年学者奖。主要研究方向为湍流、燃烧、涡动力学。