Турбулентность, хаотичный танец завихряющихся жидкостей, долгое время бросала вызов ученым и инженерам. Новый подход, вдохновленный квантовыми вычислениями, обещает революционизировать способы прогнозирования и понимания этого явления. Этот прорыв, разработанный командой из Оксфорда, может привести к созданию более эффективных конструкций самолетов, улучшению моделирования погоды и прогрессу в различных отраслях промышленности.
Ключ заключается в использовании тензорных сетей, вычислительной структуры, заимствованной из квантовой физики многих тел. Этот метод упрощает сложные карты вероятностей состояний жидкости, кодируя их в цепочку математических объектов. Это позволяет запускать симуляции с гораздо меньшими ресурсами, получая результаты за несколько часов на одном ядре ЦП, что раньше занимало дни на суперкомпьютере.
Одним из важных достижений является способность алгоритма обрабатывать реактивную турбулентность, когда химические вещества взаимодействуют во время течения. Моделирование точно отслеживает, как вещества смешиваются и реагируют, что потенциально может привести к улучшению моделей сгорания и улучшению промышленных химических реакторов. Хотя остаются проблемы с масштабированием до более сложных систем, этот вдохновленный квантовыми технологиями подход знаменует собой значительный шаг вперед в решении проблемы турбулентности и ее реальных последствий.
Потенциальные применения огромны и выходят за рамки гидродинамики и распространяются на такие области, как финансы и биология, где доминирует хаос. По мере развития вычислений специализированное оборудование и специализированные квантовые чипы могут еще больше ускорить эти симуляции. Это может проложить путь к более точным прогнозам погоды, оптимизированным аэрокосмическим конструкциям и более чистым энергетическим решениям, что повлияет на отрасли, которые полагаются на прогнозирование и контроль поведения жидкостей.