We derive rank bounds on the quantized tensor train (QTT) compressed approximation of singularly perturbed reaction diffusion partial differential equations (PDEs) in one dimension. Specifically, we show that, independently of the scale of the singular perturbation parameter, a numerical solution with accuracy $0<\epsilon<1$ can be represented in QTT format with a number of parameters that depends only polylogarithmically on $\epsilon$. In other words, QTT compressed solutions converge exponentially to the exact solution, with respect to a root of the number of parameters. We also verify the rank bound estimates numerically, and overcome known stability issues of the QTT based solution of PDEs by adapting a preconditioning strategy to obtain stable schemes at all scales. We find, therefore, that the QTT based strategy is a rapidly converging algorithm for the solution of singularly perturbed PDEs, which does not require prior knowledge on the scale of the singular perturbation and on the shape of the boundary layers.


翻译:具体地说,我们显示,一个精确度为0 ⁇ -epsilon <1美元的数字解决方案可以以QTT格式表示,其参数仅以美元为多元值。换句话说,QTT压缩解决方案在参数数的根部上,成倍地接近精确的解决方案。我们还以数字方式核查基于QTT的PDS定级估计值,并通过调整一个先决条件战略在所有尺度上获得稳定的方案克服已知的基于QTT的PDS解决方案的稳定问题。因此,我们发现,基于QTT的战略是一种快速趋同的参数算法,它不需要事先了解单度扰动的规模和边界层的形状。

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