[发明专利]基于量子算法的计算流体动力学模拟方法、装置及设备

权利要求书

1.一种基于量子算法的计算流体动力学模拟方法，其特征在于，所述方法包括：

在利用有限体积法解析计算流体动力学的过程中，针对流体运动的离散化数值网格中各网格单元，构建表示所述网格单元坐标信息的第一量子线路、表示所述网格单元的状态参数的第二量子线路，其中，所述网格单元的状态参数存储在量子随机存取存储器中，所述量子随机存取存储器可操作处于量子叠加态的地址和数据；

基于所述第一量子线路、所述第二量子线路、所述量子随机存取存储器构建表示所述网格单元流体状态变化的线性系统方程AⁿΔUⁿ＝ⁿ的参数Aⁿ和bⁿ的第三量子线路；其中，n表示记录流体状态的第n个时刻，Aⁿ表示第n个时刻的系数矩阵，bⁿ表示第n个时刻的残差量，ΔUⁿ表示第n+1个时刻网格单元的流体状态Uⁿ⁺¹与表示第n个时刻网格单元的流体状态Uⁿ之差；

针对所有的网格单元，基于所述第三量子线路求解所述网格单元的线性系统方程，当所述网格单元的流体状态趋于稳定时，获得所述网格单元线性系统方程的状态参数表示的流体状态作为所述网格单元的目标状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一量子线路包括第一Oracle及第二Oracle；

所述第一Oracle用于提取指定网格单元的相邻网格数，所述第二Oracle用于提取网格单元的坐标信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二量子线路，包括：

通过量子态的振幅提取所述网格单元的状态参数的第二模拟态量子线路，和通过量子态的本征态提取所述网格单元的状态参数的第二数字态量子线路。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述量子随机存取存储器内存储有的地址和数据的预设映射关系，所述地址用第一叠加态编码，所述第一叠加态中的每个本征态对应一个地址信息，所述数据用第二叠加态编码，所述第二叠加态中的每个本征态对应一个数据信息。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

其中：Uⁿ＝{U_i}，i＝0，1，2，...，N-1，U_i表示网格单元i的流体状态；且表示Aⁿ为与Uⁿ，相关的函数，表示bⁿ为与Uⁿ，相关的函数，N为网格单元的总数量，为所述网格单元的坐标信息；

所述线性系统方程的参数包括当前时刻的系数矩阵Aⁿ和当前时刻的残差量bⁿ；

所述第三量子线路包括对应所述系数矩阵Aⁿ的Oracle O_A，和对应所述残差量bⁿ的Oracle O_b；

所述Oracle O_A用于提取当前n时刻系数矩阵Aⁿ的元素A_i′j′，Aⁿ＝{A_i′j′}，i′＝4i+i₁，j′＝4j+j₁，i，j＝0，1，2，...，N-1；i₁，j₁是0到3的整数，对网格单元i的第j个相邻网格单元，所述Oracle O_A的作用为O_A| i|j＝|i|j|A_i′j′；

所述Oracle O_b用于提取当前n时刻的残差量bⁿ的元素b_i，其中，b_i表示网格单元i的残差量，bⁿ＝{b_i}，i＝0，1，2，...，N-1；对网格单元i，所述Oracle O_b的作用为O_b|0＝∑_ib_i|i。