Neural Physics recasts local discretisations of partial differential equations (PDEs) as fixed convolutional operators, providing a physics-preserving alternative to data-driven surrogate modelling in scientific machine learning. However, existing realizations remain largely confined to classical AI hardware and do not directly connect to quantum structured operator design. To bridge this gap, we introduce a \emph{Quantum Neural Physics} framework and develop a Hybrid Quantum-Classical CNN Multigrid Solver (HQC-CNNMG). The proposed method maps analytically prescribed stencil operators to local quantum convolutional primitives and embeds them within a classical multilevel W-cycle architecture, combining the operator-centric view of scientific ML with the numerical rigor of multigrid solvers. Using amplitude encoding together with the Linear Combination of Unitaries (LCU) and the Quantum Fourier Transform (QFT), the resulting local quantum operators admit logarithmic-depth implementation, with circuit depth scaling as $\mathcal{O}(\log K)$ for an encoded block of size $K$ under the idealized parallel circuit model considered here. Numerical experiments on Poisson, transient diffusion, convection--diffusion, and incompressible Navier--Stokes problems demonstrate numerical consistency, stable multilevel behaviour, and workflow-level feasibility on noiseless simulators. Comparisons with representative quantum linear solver paradigms further show that the main strength of HQC-CNNMG lies in its balanced trade-off among local circuit depth, numerical robustness, and compatibility with PDE structure, rather than in fully quantum global inversion.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

在数学(特别是功能分析)中,卷积是对两个函数(f和g)的数学运算,产生三个函数,表示第一个函数的形状如何被另一个函数修改。 卷积一词既指结果函数,又指计算结果的过程。 它定义为两个函数的乘积在一个函数反转和移位后的积分。 并针对所有shift值评估积分,从而生成卷积函数。
【CMU博士论文】用于物理模拟的高效深度学习模型
专知会员服务
31+阅读 · 2025年8月24日
八篇NeurIPS 2019【图神经网络(GNN)】相关论文
专知会员服务
44+阅读 · 2020年1月10日
“推荐系统”加上“图神经网络”
机器学习与推荐算法
12+阅读 · 2020年3月23日
神经网络常微分方程 (Neural ODEs) 解析
AI科技评论
43+阅读 · 2019年8月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
反制无人机:乌克兰提供的五点启示
专知会员服务
4+阅读 · 9月23日
《各指挥层级均亟需红队能力》报告
专知会员服务
5+阅读 · 9月23日
《航电任务系统框架(FAMOS)》50页报告
专知会员服务
4+阅读 · 9月22日
《对抗行动中的人工智能与自主性》智库报告
专知会员服务
7+阅读 · 9月22日
《从数据到胜利:战争中的分析优势之争》
专知会员服务
10+阅读 · 9月22日
战争不仅需要机器人:人类仍不可或缺
专知会员服务
5+阅读 · 9月21日
《描绘美国防部创新基础设施的未来蓝图》100页
专知会员服务
10+阅读 · 9月21日
相关VIP内容
【CMU博士论文】用于物理模拟的高效深度学习模型
专知会员服务
31+阅读 · 2025年8月24日
八篇NeurIPS 2019【图神经网络(GNN)】相关论文
专知会员服务
44+阅读 · 2020年1月10日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员