Pionierarbeit beim Quantencomputing in der numerischen Strömungsmechanik: Eine Zusammenarbeit zwischen Classiq und NVIDIA

Im Bereich der numerischen Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics, CFD) sind die Komplexitäten der numerischen Simulationen von Flüssigkeits- und Gasbewegungen immens. Bei diesen hochmodernen numerischen Verfahren werden physikalische Probleme oft in einer Mischung aus nichtlinearen und linearen Gleichungen abgebildet, die komplizierte numerische Lösungen erfordern. Auf dem Weg in die Zukunft werden Quantenberechnungen eine wesentliche Rolle bei der Bewältigung dieser Herausforderungen spielen.

Ein leuchtendes Beispiel für dieses Potenzial ist der HHL-Algorithmus, benannt nach seinen Schöpfern Harrow, Hassidim und Lloyd. Dieser grundlegende Quantenalgorithmus dient der Lösung linearer Gleichungssätze und verspricht schnellere Berechnungen als seine klassischen Gegenstücke. Die Anwendung des HHL-Algorithmus in einem hybriden CFD-Schema eröffnet spannende Möglichkeiten. Die nichtlinearen und linearen Komponenten des Problems können von klassischer bzw. Quanten-Hardware bewältigt werden, wodurch ein effizienter und leistungsstarker Lösungsrahmen entsteht.

Die Implementierung des HHL-Algorithmus im Zusammenhang mit großen CFD-Problemen und auf Quanten-Hardware ist jedoch nicht ohne Herausforderungen. Sie erfordert eine sorgfältige Untersuchung des Designs von Quantenschaltungen und der Qualität von Quantenemulatoren. Da der HHL-Algorithmus approximiert wird, wird der Genauigkeitsgrad durch verschiedene Faktoren beeinflusst, darunter unterschiedliche Implementierungen von Quantenfunktionen, die Anzahl der Qubits und die Schaltungstiefe. Die Classiq-Plattform bietet einen optimalen Raum, um diese Erkundung mit Leichtigkeit durchzuführen.

Parallel zu dieser Erforschung besteht ein Bedarf an effizienten Quantenemulatoren, die die Funktionalität und den Genauigkeitsgrad von Quantenschaltungen überprüfen können. Diese Simulatoren müssen in der Lage sein, Quantenschaltungen mit einer großen Anzahl von Qubits zu verarbeiten. Dies ermöglicht die Untersuchung verschiedener Näherungsniveaus und erleichtert die Bewältigung bedeutender hydrodynamischer Probleme. Das Timing ist ein entscheidender Aspekt dieses Prozesses. Es ist von entscheidender Bedeutung, die Funktionalität des Quantenteils innerhalb eines vollständigen hybriden CFD-Schemas zu bewerten, bei dem die Eingabe und Ausgabe eines linearen Quantenlösers häufig von einem klassischen Teil übernommen werden.

In diesem Streben nach Quanteninnovation freut sich Classiq über die Zusammenarbeit mit NVIDIA. Gemeinsam nutzen wir die Leistungsfähigkeit des HHL-Quantenalgorithmus in CFD, um die Herausforderungen in diesem Bereich zu meistern. Auf dem Weg in diese bahnbrechende Ära quantengestützter Lösungen erwarten wir eine transformative Wirkung in einer Reihe von Branchen. Die Reise, die vor uns liegt, ist voller ungenutzter Potenziale, und wir sind gespannt auf die Durchbrüche, die auf uns warten.