Het oplossen van vraagstukken omtrent de stroming van vloeistoffen op toekomstige kwantumcomputers

Computational fluid dynamics (CFD) is een onmisbaar instrument geworden in de computationele wetenschappen. Het wordt bijvoorbeeld gebruikt om de complexe multiphysica-processen in gas turbine verbrandingsmotoren te modelleren om hun efficiëntie te verbeteren en emissies te verminderen. Op dezelfde manier roepen de ontwikkeling van nieuwe voortstuwingssystemen en radicaal nieuwe vliegtuigontwerpen zoals de blended wing body van TU Delft, de Flying-V, om vooruitgang in CFD om grootschalige simulaties op een ongekend gedetailleerd niveau mogelijk te maken. De kwantummechanica biedt kansen om door het technologische plafond van conventionele digitale computers te breken en grootschalige computationele roosters te coderen in slechts een paar honderd logische kwantumbits (qubits) en hier efficiënt op te werken. De groep van Dr. Matthias Möller aan de TU Delft werkt aan kwantum-CFD-algoritmen gebaseerd op de lattice Boltzmann-vergelijking die zal draaien op toekomstige fouttolerante kwantumcomputers, dat wil zeggen, kwantumcomputers die in staat zijn om kwantuminformatie lang genoeg vast te houden en betrouwbaar gate-operaties uit te voeren.

De onderstaande video markeert een eerste mijlpaal in het onderzoek naar kwantum-CFD en toont een tweedimensionale stroming blootgesteld aan een interne obstructie. De resultaten zijn verkregen vanuit een kwantumcomputersimulator, waarbij bepaalde fysische fenomenen zoals niet-lineaire deeltjesinteracties tot nu toe zijn verwaarloosd. Huidig onderzoek richt zich op het opnemen van meer fysische fenomenen in het computationele model en het uitbreiden van de mogelijkheden ervan.

Categories: