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Quantum lattice boltzmann method for multiple time steps without reinitialization for linear advection-Diffusion problems

Nagel, Aaron und Löwe, Johannes (2026) Quantum lattice boltzmann method for multiple time steps without reinitialization for linear advection-Diffusion problems. Computer Physics Communications, 321 (110040), Seiten 1-16. Elsevier. doi: 10.1016/j.cpc.2026.110040. ISSN 0010-4655.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010465526000226

Kurzfassung

To simulate highly-resolved flow fields, we extend the Quantum Lattice Boltzmann Method (QLBM) to be able to simulate multiple time steps without state extraction or reinitialization. We adjust and extend given QLBM approaches from the literature to completely remove the need to measure or reinitialize the flow field in between the simulation time steps. Therefore, our algorithm does not require to sample the entire flow field at any time. We solve the linear advection-diffusion problem with periodic boundary conditions and derive all necessary equations and build the corresponding quantum circuit diagrams, including details on the QLBM blocks and explicitly drawing the circuit gates. We discuss the general decay of a QLBM step and how that effects our algorithm. The new algorithm is verified on 1D and 2D test cases using the shot method of IBMs Qiskit package. We show excellent agreement and convergence between our QLBM and the classical Lattice Boltzmann method. The conclusion section includes a discussion on the advantages of our algorithm as well as limitations and to what extent it is more efficient.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/222360/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Quantum lattice boltzmann method for multiple time steps without reinitialization for linear advection-Diffusion problems
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Nagel, AaronAaron.Nagel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4790-7115203872999
Löwe, JohannesJohannes.Loewe (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:18 Januar 2026
Erschienen in:Computer Physics Communications
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:321
DOI:10.1016/j.cpc.2026.110040
Seitenbereich:Seiten 1-16
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
de Jong, Wibewadejong (at) lbl.govNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Elsevier
ISSN:0010-4655
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Quantum computing, Quantum lattice boltzmann method, Fluid dynamics, Linear advection-diffusion
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Quantencomputing-Initiative
DLR - Forschungsgebiet:QC AW - Anwendungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):QC - ToQuaFlics
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > CASE, GO
Hinterlegt von: Nagel, Aaron
Hinterlegt am:28 Jan 2026 14:02
Letzte Änderung:28 Jan 2026 14:02

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