Solving large systems of equations is a challenge for modeling natural phenomena, such as simulating subsurface flow. To avoid systems that are intractable on current computers, it is often necessary to neglect information at small scales, an approach known as coarse-graining. For many practical applications, such as flow in porous, homogenous materials, coarse-graining offers a sufficiently-accurate approximation of the solution. Unfortunately, fractured systems cannot be accurately coarse-grained, as critical network topology exists at the smallest scales, including topology that can push the network across a percolation threshold. Therefore, new techniques are necessary to accurately model important fracture systems. Quantum algorithms for solving linear systems offer a theoretically-exponential improvement over their classical counterparts, and in this work we introduce two quantum algorithms for fractured flow. The first algorithm, designed for future quantum computers which operate without error, has enormous potential, but we demonstrate that current hardware is too noisy for adequate performance. The second algorithm, designed to be noise resilient, already performs well for problems of small to medium size (order 10 to 1000 nodes), which we demonstrate experimentally and explain theoretically. We expect further improvements by leveraging quantum error mitigation and preconditioning.


翻译:解决大型方程式系统是模拟表层下流等自然现象模型的一个挑战。 为了避免当前计算机上棘手的系统, 通常有必要忽略小规模的信息, 这是一种叫做粗粗的重力方法。 对于许多实际应用, 如多孔、 单质材料的流动, 粗粗重力提供了一种足够准确的解决方案的近似值。 不幸的是, 断裂的系统无法准确粗糙, 因为关键网络表层在最小的尺度上存在, 包括能够将网络推向渗透到渗透临界点的地形学。 因此, 需要新技术来准确地模拟重要的断裂系统。 解决线性系统的量子算法在理论上是优于其传统对应系统的一种扩大的改进, 在这项工作中, 我们引入了两种对断裂性流动的量子算法。 第一个为未来量子计算机设计的算法具有巨大的潜力, 但是我们证明, 当前的硬件对于适当的性能来说过于紧张。 第二个算法, 设计得具有噪音复原力, 已经很好地处理中小至中小的断裂缝问题( 10 至1000 点点) 。 我们期望通过实验性地分析并解释 。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
71+阅读 · 2022年6月28日
【2022新书】谱图理论,Spectral Graph Theory,100页pdf
专知会员服务
72+阅读 · 2022年4月15日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
99+阅读 · 2019年10月9日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年12月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
【推荐】用Python/OpenCV实现增强现实
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年11月16日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年12月5日
Arxiv
0+阅读 · 2022年12月3日
Arxiv
0+阅读 · 2022年12月2日
Arxiv
0+阅读 · 2022年12月2日
Arxiv
17+阅读 · 2019年3月28日
Arxiv
23+阅读 · 2018年10月24日
VIP会员
相关VIP内容
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
71+阅读 · 2022年6月28日
【2022新书】谱图理论,Spectral Graph Theory,100页pdf
专知会员服务
72+阅读 · 2022年4月15日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
99+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年12月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
【推荐】用Python/OpenCV实现增强现实
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年11月16日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
相关论文
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员