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Variational Quantum Algorithms for Solving the Diffusion and Burgers' Equation

Pool, Albert J. und Somoza, Alejandro D. und Lubasch, Michael und Mc Keever, Conor und Horstmann, Birger (2023) Variational Quantum Algorithms for Solving the Diffusion and Burgers' Equation. 2023 SIAM Conference on Computational Science and Engineering, 2023-02-23 - 2023-03-03, Amsterdam, Niederlande.

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Kurzfassung

We present variational quantum algorithms to solve general (linear and nonlinear) partial differential equations (PDEs) based on the Feynman-Kitaev Hamiltonian formalism. The method was originally developed for the variational time evolution of quantum systems by Barison et al. [Phys. Rev. Research 4, 043161 (2022)]. It makes use of a clock quantum register to get the full time evolution with a single optimization routine. We generalize the approach to solve classical PDEs and benchmark its performance on applications including diffusion and the creation of shockwaves in Burgers' equation. Our analysis is carried out using a statevector simulator as well as the IBM Q System One quantum computer in Ehningen in Germany. Additionally we corroborate the validity of the variational framework for solving nonlinear PDEs on spacetime grids of various sizes via imaginary time evolution.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/200435/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Variational Quantum Algorithms for Solving the Diffusion and Burgers' Equation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Pool, Albert J.Albert.Pool (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5234-9501148950620
Somoza, Alejandro D.alejandro.somoza (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4973-8052NICHT SPEZIFIZIERT
Lubasch, MichaelNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-2636-9936NICHT SPEZIFIZIERT
Mc Keever, ConorNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Horstmann, Birgerbirger.horstmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1500-0578148950624
Datum:2023
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:PDEs, VQE, variational quantum algorithm
Veranstaltungstitel:2023 SIAM Conference on Computational Science and Engineering
Veranstaltungsort:Amsterdam, Niederlande
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:23 Februar 2023
Veranstaltungsende:3 März 2023
Veranstalter :Society for Industrial and Applied Mathematics
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Elektrochemische Energiespeicherung
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E VS - Verbrennungssysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Materialen für die elektrochemische Energiespeicherung
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Hinterlegt von: Pool, Albert
Hinterlegt am:18 Dez 2023 15:33
Letzte Änderung:24 Apr 2024 21:00

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