数学 > 数值分析
[提交于 2025年7月31日
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标题: Quantum simulation of Helmholtz equations via Schr{ö}dingerization
标题: Quantum simulation of Helmholtz equations via Schr{ö}dingerization
摘要: 亥姆霍兹方程是时间谐波传播的典型模型。 数值解在波数$k$增长时变得越来越具有挑战性,这是由于方程的椭圆但非强制特性以及其解的高度振荡性质,波长按$1/k$缩放。 这些特性导致强烈的不定性和大的系统规模。 我们提出了一种用于解决此类不定问题的量子算法,该算法建立在薛定谔化框架之上。 这种方法通过捕捉阻尼动力学的稳态,将线性微分方程重新表述为薛定谔型系统。 一种扭曲相位变换将原始问题提升到更高维的公式,使其与量子计算兼容。 为了抑制数值污染,该算法结合了渐近色散校正。 它实现了查询复杂度为$\mathcal{O}(\kappa^2\text{polylog}\varepsilon^{-1})$,其中$\kappa$是条件数,$\varepsilon$是期望的精度。 对于亥姆霍兹方程,一个简单的预条件器进一步将复杂度降低到$\mathcal{O}(\kappa\text{polylog}\varepsilon^{-1})$。 我们对量子设置的构造性扩展广泛适用于所有不定问题。
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