Aaron Nagel · Johannes Löwe

Science Direct · 2026

Um hochaufgelöste Strömungsfelder zu simulieren, erweitern wir die Quantum Lattice Boltzmann Methode (QLBM), um mehrere Zeitschritte ohne Zustandsextraktion oder Reinitialisierung simulieren zu können. Wir passen bestehende QLBM-Ansätze aus der Literatur an und erweitern sie, um die Notwendigkeit, das Strömungsfeld zwischen den Simulationszeitschritten zu messen oder zu reinitialisieren, vollständig zu beseitigen. Daher muss unser Algorithmus nicht zu jeder Zeit das gesamte Strömungsfeld abtasten. Wir lösen das lineare Advektions-Diffusions-Problem mit periodischen Randbedingungen, leiten alle notwendigen Gleichungen ab und erstellen die entsprechenden Quantenschaltpläne, einschließlich der Details zu den QLBM-Blöcken und der expliziten Zeichnung der Schaltgatter. Wir diskutieren den allgemeinen Zerfall eines QLBM-Schrittes und wie sich dies auf unseren Algorithmus auswirkt. Der neue Algorithmus wird an 1D- und 2D-Testfällen mit der Shot-Methode von IBMs Qiskit-Paket verifiziert. Wir zeigen eine ausgezeichnete Übereinstimmung und Konvergenz zwischen unserer QLBM und der klassischen Lattice Boltzmann Methode. Im Abschnitt „Schlussfolgerungen“ diskutieren wir die Vorteile unseres Algorithmus, seine Grenzen und die Frage, inwieweit er effizienter ist.

Science Direct (2026)
https://doi.org/10.1016/j.cpc.2026.110040

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