Simulación de las interacciones de vórtice de fluidos en un procesador cuántico superconductor

Área de la Ciencia:

• Dinámica de fluidos La dinámica de fluidos.
• La computación cuántica es la computación cuántica.
• La física computacional es la física computacional.

Sus antecedentes:

• Las interacciones de vórtice son cruciales en diversos campos como la turbulencia atmosférica y la dinámica del plasma.
• La simulación de estas interacciones es computacionalmente intensiva, y requiere detalles a gran escala durante largos períodos.
• Los métodos tradicionales se enfrentan a cargas computacionales significativas para dinámicas complejas de vórtice.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método de vórtice cuántico para simular interacciones de múltiples vórtices.
• Para reformular las ecuaciones de Navier-Stokes dentro de un marco de la mecánica cuántica.
• Para aprovechar la computación cuántica para simulaciones de dinámica de fluidos.

Principales métodos:

• Construido un Hamiltoniano efectivo para el sistema de vórtice.
• Implementó un circuito de evolución espacio-temporal para la simulación cuántica.
• Utilizó un procesador cuántico superconductor de ocho qubits.

Principales resultados:

• Reprodujo con éxito las interacciones de vórtice natural utilizando el método cuántico.
• Demostró la viabilidad de simular la dinámica de vórtices en una computadora cuántica.
• Logró altas fidelidades de puerta (99,97% de un solo qubit, 99,76% de dos qubits).

Conclusiones:

• Estableció un marco para la reformulación de la dinámica de vórtice en una representación de la función de onda cuántica.
• Desarrolló un esquema de codificación espacio-temporal para la simulación cuántica de sistemas de fluidos.
• Proporcionó una vía para la utilización de los recursos cuánticos en la investigación de la dinámica de fluidos.