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Hybrid Krylov-Subspace Methods for Solving Non-Linear PDEs on Quantum Computers

Schelling, Michael und Horstmann, Birger (2025) Hybrid Krylov-Subspace Methods for Solving Non-Linear PDEs on Quantum Computers. Quantum Matter International Conference – QUANTUMatter 2025, 2025-05-20 - 2025-05-23, Grénoble, Frankreich.

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Kurzfassung

Numerical solvers for Partial Differential Equations (PDEs) are of great interest in various domains, e.g., in aerodynamics or for transport equations in lectrochemistry [1], and the need for fine-grained solutions of on-linear PDEs is growing. While subspace methods allow for a dimensionality reduction, non-linear PDEs require linearization schemes, such as the Carleman-linearization [2], resulting in linear systems of exponential dimensionality, operating on the limits of classical methods. Motivated by Krylov-subspace methods [3], which find approximate solutions in iteratively growing subspaces, the aim of this talk is to investigate the potential of two existing methods from quantum computing to compose a NISQ-era hybrid quantum-classical algorithm. Firstly, non-linear quantum computing (QNPUs) [4,5] and secondly Quantum Subspace Expansion (QSE) [6], both promising tools towards more scalable computations. The use of QNPUs enables linearization in a tensor-product-subspace using ancilla qubits, while offering efficient gate-based implementations. On the other hand, QSE measures high-dimensional overlaps on a quantum computer. The combination of these two methods yields the possibility of encapsulating the high-dimensional steps of linearization and subspace projection on a quantum device. As a result, only a lower-dimensional subspace problem remains to be solved on classical hardware.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/214220/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Hybrid Krylov-Subspace Methods for Solving Non-Linear PDEs on Quantum Computers
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schelling, Michaelmichael.schelling (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5294-4474NICHT SPEZIFIZIERT
Horstmann, Birgerbirger.horstmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1500-0578NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:20 Mai 2025
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:quantum computing, transport equations, PDEs
Veranstaltungstitel:Quantum Matter International Conference – QUANTUMatter 2025
Veranstaltungsort:Grénoble, Frankreich
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:20 Mai 2025
Veranstaltungsende:23 Mai 2025
Veranstalter :Phantom Foundation
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, R - Quantencomputing, QC - BASIQ
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Hinterlegt von: Schelling, Michael
Hinterlegt am:12 Jun 2025 16:54
Letzte Änderung:12 Jun 2025 16:54

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