Quantum Computing for Computational Fluid Dynamics

计算流体动力学的量子计算

基本信息

  • 批准号:
    2752282
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2022 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Many of the environmental and energy-related issues we face today cannot possibly be tackled without a better understanding of the dynamics of fluids. Understanding, predicting and controlling fluid flows is of central importance and a limiting factor to a vast range of industries:naval, aeronautical, automotive, power generation, process, pharmaceutical, meteorological, environmental, etc. Simulating and understanding fluid flows is one of the most challenging problems in science. Significant progress has been made recently using High Performance Computing, and Computational Fluid Dynamics is now a critical complement to experiments and theories.While the Navier-Stokes equations constitute a broadly accepted mathematical model to describe the motions of a turbulent flow, their solutions can be extremely challenging to obtain due to the chaotic and inherently multi-scale nature of turbulence. However, even with today's state-of-the-art algorithms and modern supercomputers, accurate simulations of turbulent flows are only feasible for a small class of problems, at low speeds in simple geometries.As such simulations are computationally expensive, the quest of highly efficient Computational Fluid Dynamics algorithms remains an open question for the community. It is therefore natural to explore and provide ideas about how quantum computers algorithms should be applied to solving Computational Fluid Dynamics problems.Quantum computers are based on quantum mechanical phenomena such as superposition and entanglement to perform. Because they compute in ways that classical computers cannot, quantum algorithms can provide exponential speedups over their classical counterparts.This project will investigate the potential of quantum computers algorithms applied to Computational Fluid Dynamics problems. The two main tasks to be carried out are: (1) Identify which parts of a classical flow solver can be replaced by quantum computers algorithms, taking into account the potential computational gains that the algorithm would bring with respect to the standard algorithm (quantum advantage), (2) develop, test and validate such algorithms, via a lightweight expression template library (see the LibKet library as a primitive example). The idea is to propose quantum algorithms as backend-agnostic generic expressions and execute them on different distributed hardware backends without changing the code. Such library will make it possible to formulate quantum algorithms in an abstract way, as opposed to express quantum algorithms using low-level quantum gates for a particular language and quantum hardware.
如果不更好地了解流体动力学,我们今天面临的许多环境和能源相关问题就不可能得到解决。理解、预测和控制流体流动是至关重要的,也是许多行业的限制因素:海军、航空、汽车、发电、工艺、制药、气象、环境等。模拟和理解流体流动是科学中最具挑战性的问题之一。最近使用高性能计算取得了重大进展,计算流体动力学现在是实验和理论的重要补充。虽然Navier-Stokes方程构成了一个被广泛接受的描述湍流运动的数学模型,但由于湍流的混沌和固有的多尺度性质,其解可能极具挑战性。然而,即使使用当今最先进的算法和现代超级计算机,湍流的精确模拟也只适用于一小部分问题,在简单几何形状的低速下。由于这样的模拟在计算上是昂贵的,对高效计算流体动力学算法的追求仍然是社区的一个开放问题。因此,探索和提供关于如何将量子计算机算法应用于解决计算流体动力学问题的想法是很自然的。量子计算机是基于量子力学的叠加和纠缠等现象来执行的。因为量子算法的计算方式是经典计算机无法做到的,所以它可以提供比经典计算机指数级的速度。这个项目将研究量子计算机算法应用于计算流体动力学问题的潜力。要执行的两个主要任务是:(1)确定经典流求解器的哪些部分可以被量子计算机算法取代,考虑到该算法相对于标准算法(量子优势)可能带来的计算收益;(2)通过轻量级表达式模板库(参见LibKet库作为原始示例)开发、测试和验证此类算法。其想法是将量子算法作为与后端无关的泛型表达式,并在不更改代码的情况下在不同的分布式硬件后端上执行它们。这样的库将使以抽象的方式表述量子算法成为可能,而不是使用特定语言和量子硬件的低级量子门来表达量子算法。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

吉治仁志 他: "トランスジェニックマウスによるTIMP-1の線維化促進機序"最新医学. 55. 1781-1787 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等:“转基因小鼠中 TIMP-1 的促纤维化机制”现代医学 55. 1781-1787 (2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
LiDAR Implementations for Autonomous Vehicle Applications
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
生命分子工学・海洋生命工学研究室
生物分子工程/海洋生物技术实验室
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
吉治仁志 他: "イラスト医学&サイエンスシリーズ血管の分子医学"羊土社(渋谷正史編). 125 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等人:“血管医学与科学系列分子医学图解”Yodosha(涉谷正志编辑)125(2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Effect of manidipine hydrochloride,a calcium antagonist,on isoproterenol-induced left ventricular hypertrophy: "Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,K.,Teragaki,M.,Iwao,H.and Yoshikawa,J." Jpn Circ J. 62(1). 47-52 (1998)
钙拮抗剂盐酸马尼地平对异丙肾上腺素引起的左心室肥厚的影响:“Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:

的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('', 18)}}的其他基金

An implantable biosensor microsystem for real-time measurement of circulating biomarkers
用于实时测量循环生物标志物的植入式生物传感器微系统
  • 批准号:
    2901954
  • 财政年份:
    2028
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Exploiting the polysaccharide breakdown capacity of the human gut microbiome to develop environmentally sustainable dishwashing solutions
利用人类肠道微生物群的多糖分解能力来开发环境可持续的洗碗解决方案
  • 批准号:
    2896097
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
A Robot that Swims Through Granular Materials
可以在颗粒材料中游动的机器人
  • 批准号:
    2780268
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Likelihood and impact of severe space weather events on the resilience of nuclear power and safeguards monitoring.
严重空间天气事件对核电和保障监督的恢复力的可能性和影响。
  • 批准号:
    2908918
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Proton, alpha and gamma irradiation assisted stress corrosion cracking: understanding the fuel-stainless steel interface
质子、α 和 γ 辐照辅助应力腐蚀开裂:了解燃料-不锈钢界面
  • 批准号:
    2908693
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Field Assisted Sintering of Nuclear Fuel Simulants
核燃料模拟物的现场辅助烧结
  • 批准号:
    2908917
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Assessment of new fatigue capable titanium alloys for aerospace applications
评估用于航空航天应用的新型抗疲劳钛合金
  • 批准号:
    2879438
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Developing a 3D printed skin model using a Dextran - Collagen hydrogel to analyse the cellular and epigenetic effects of interleukin-17 inhibitors in
使用右旋糖酐-胶原蛋白水凝胶开发 3D 打印皮肤模型,以分析白细胞介素 17 抑制剂的细胞和表观遗传效应
  • 批准号:
    2890513
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
CDT year 1 so TBC in Oct 2024
CDT 第 1 年,预计 2024 年 10 月
  • 批准号:
    2879865
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Understanding the interplay between the gut microbiome, behavior and urbanisation in wild birds
了解野生鸟类肠道微生物组、行为和城市化之间的相互作用
  • 批准号:
    2876993
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship

相似海外基金

CC* Regional Computing: CENVAL-ARC: Central Valley Accessible Research and Computational Hub
CC* 区域计算:CENVAL-ARC:中央谷无障碍研究和计算中心
  • 批准号:
    2346744
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
REU Site: Research on Computational Methods in High Performance Computing and Their Applications to Computational Sciences
REU 网站:高性能计算中的计算方法及其在计算科学中的应用研究
  • 批准号:
    2348884
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Exploring physical reservoir computing mechanisms by ultra-thin Si nanoresonators for enhancing computational reliability
通过超薄硅纳米谐振器探索物理储层计算机制以提高计算可靠性
  • 批准号:
    24K08219
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Collaborative Research: phyloregion, computational infrastructure for biogeographic regionalization and macroecology in the R computing environment
合作研究:R计算环境中的系统发育区、生物地理区域化和宏观生态学的计算基础设施
  • 批准号:
    2416314
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
CRII: CNS: RUI: Developing Computational Skills in Non-Computing Professionals using an Informal Learning Approach
CRII:CNS:RUI:使用非正式学习方法培养非计算专业人员的计算技能
  • 批准号:
    2246111
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Equipment: MRI: Track 1 Acquisition of Current Hardware to Enhance Computational Research on the ELSA High Performance Computing Cluster at The College of New Jersey
设备: MRI:第一轨道采购当前硬件,以增强新泽西学院 ELSA 高性能计算集群的计算研究
  • 批准号:
    2320244
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Dynamical properties and computational capability of Reservoir Computing
油藏计算的动力学特性和计算能力
  • 批准号:
    22KJ1959
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
MRI: Acquisition of a High-Performance Computational System for OAK Region to Enable Computing and Data Driven Discovery
MRI:为 OAK 地区采购高性能计算系统,以实现计算和数据驱动的发现
  • 批准号:
    2216084
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
REU Site: Advancing high-performance computing opportunities in undergraduate research at UW-Eau Claire to meet challenges of multidisciplinary computational science
REU 网站:在威斯康星大学欧克莱尔分校本科生研究中推进高性能计算机会,应对多学科计算科学的挑战
  • 批准号:
    2150191
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
MRI:Acquisition of a Multi-Purpose High-Performance Computing Infrastructure for Machine Learning and Computational Research at Temple University
MRI:天普大学购买用于机器学习和计算研究的多用途高性能计算基础设施
  • 批准号:
    2216289
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了