基于改进量子格子玻尔兹曼方法的简化Navier-Stokes方程计算OA

流体力学复杂流场的方程求解通常需要巨大的计算资源,在经典计算机上计算时间过长;而量子计算利用量子叠加与纠缠特性,有望实现大规模问题的指数级加速计算。现有量子格子玻尔兹曼方法,因碰撞步非幺正算子近似、量子测量噪声引发质量损失问题,导致计算精度不高。为此,本文提出融合辅助比特实时测量与经典端补偿因子的优化策略,并通过动态分配无效质量、约束量子态归一化,解决了质量损失的缺陷。为验证改进方法的有效性,采用二维湍流环形标量场扩散与三维泰勒格林涡旋两个体现Navier-Stokes方程特性的典型算例。通过经典格子玻尔兹曼方法与基于改进碰撞步的量子格子玻尔兹曼方法计算结果对比,展示了改进方法的准确性,提高了幺正运算线性组合的成功率,展现了量子格子玻尔兹曼方法在复杂流场模拟中超越经典计算的加速潜力,为高雷诺数流动、多物理场耦合等经典计算难以应对的流体力学问题提供了高效求解的新思路和新范式。