O novo algoritmo quântico executou uma simulação de fluido não linear de 15 etapas em torno de um obstáculo sólido em hardware quântico real, tornando-se a demonstração fisicamente mais complexa desse tipo documentada publicamente. Esta tecnologia torna as aplicações industriais de CFD mais viáveis, reduzindo os requisitos de qubit e a profundidade do circuito.
Empresa finlandesa de simulação eles vão descobrir O desenvolvedor de middleware quântico Haiqu demonstrou a simulação de dinâmica de fluidos computacional quântica mais fisicamente complexa até o momento, executada em hardware real.
Usando um novo algoritmo que desenvolveram juntos, chamado Método Boltzmann de Rede Simplificada de Uma Etapa (OSSLBM), as duas empresas executaram simulações de fluidos não lineares de 15 etapas no computador quântico Heron R3 da IBM, concentrando-se em tipos de problemas relacionados a obstáculos sólidos, fluxo de fluido em torno da geometria, design de asas de aeronaves ou aerodinâmica de veículos.
A dinâmica de fluidos computacional (CFD) é uma das áreas de simulação de engenharia que mais consome recursos. Modelar como os fluidos se comportam em torno de geometrias complexas requer enormes quantidades de poder de computação clássico, e a demanda cresce de forma não linear à medida que as simulações se tornam mais detalhadas.
A computação quântica tem sido teorizada há muito tempo como um caminho potencial para simulações além dos limites clássicos, mas a realização de seu potencial na prática tem sido limitada pelo número de qubits, profundidade do circuito e comprimento da computação quântica. Isto é necessário para executar até mesmo cenários moderadamente complexos sem que o cálculo seja sobrecarregado por erros.
O algoritmo OSSLBM aborda diretamente esse problema. Com base no método Boltzmann de rede quântica (QLBM), uma abordagem estabelecida para mapear equações clássicas de fluidos para computação quântica, a nova estrutura reduz a sobrecarga computacional de cada etapa, permitindo que simulações multietapas mais longas permaneçam dentro dos limites do que o hardware quântico atual pode executar de forma confiável.
HaicchiA camada de middleware foi central para este trabalho. Reduzimos a profundidade do circuito, desenvolvemos novas sub-rotinas algorítmicas e aplicamos técnicas direcionadas de redução de erros que permitem ao sistema concluir fluxos de trabalho que são inatingíveis nos dispositivos atuais.
A importância do resultado está nos obstáculos. As demonstrações anteriores de CFD quântico concentraram-se principalmente em cenários lineares simples, comportamento de fluxo descomplicado interagindo com limites sólidos.
Modelar como os fluidos se movem em torno dos objetos é um pré-requisito para todas as aplicações industrialmente significativas. O professor Oleksandr Kyriienko, reitor de tecnologias quânticas da Universidade de Sheffield, descreveu o trabalho: “Uma contribuição interessante e oportuna para CFD quântico” Ele acrescentou que são necessárias mais pesquisas desse tipo para alcançar soluções quânticas industrialmente relevantes.
Quanscient e Haiqu têm colaborado em CFD quântico desde pelo menos 2024, quando foram finalistas do Airbus e BMW Quantum Mobility Challenge, e já demonstraram trabalho em hardware IonQ por meio do Amazon Braket. As aplicações industriais ainda estão a anos de distância. O trabalho atual é um marco de pesquisa que demonstra que a abordagem é viável no hardware atual neste nível de complexidade.
