¿Es teóricamente posible simular moléculas de aire individuales y resolver el problema de turbulencia dada una semilla y una computadora cuántica competente?

Aquí hay algunas respuestas realmente interesantes.

Creo que la mayoría de la gente tiene razón al decir que para análisis útiles / prácticos de turbulencia, es suficiente difuminar o enriquecer la resolución de la cuadrícula del problema según sea necesario, y que esto se puede hacer (tal vez no de la manera más eficiente, pero aún útil ) con computadoras digitales o clásicas.

Dicho esto, creo que sí, puede simular moléculas de aire individuales (con una computadora cuántica, pero debe preguntarse si su problema lo requiere, y tal vez para simulaciones de gran escala, espacial y de grano fino, esta será la caso), y claro, tal vez pueda exprimir algunas operaciones de matriz para resolver el poder que es exclusivo de los sistemas informáticos cuánticos … pero, de nuevo, ¿es necesario? No lo sé.

Y la redacción de la pregunta también es vaga: ¿qué significa “resolver el problema de la turbulencia”? Como otros han aludido, casi parece que estás preguntando si podemos “resolver la estocasticidad / aleatoriedad”, ¿qué significaría eso?

Entonces, creo que es una mejor dirección aprovechar la aleatoriedad y usarla para analizar ciertos límites por los cuales los sistemas altamente sensibles como los flujos turbulentos están restringidos, dado un conjunto de entradas de parámetros (por ejemplo, diámetro de la boquilla, temperaturas iniciales, presiones, tipo de trabajo fluido).

Dejaré caer este enlace muy interesante que es relevante para la pregunta: “¿qué significaría resolver las ecuaciones de Navier-Stokes”? Terence Tao propone un nuevo camino fluido en el problema de Navier-Stokes | Quanta Magazine

Además, este es un gran video que destaca los esfuerzos de SpaceX para hacer simulaciones caseras de CFD (dinámica de fluidos computacional) para su tecnología de entrada-descenso-aterrizaje (EDL) de Marte: youtube [dot] com // watch? V = vYA0f6R5KAI
GPU a Marte: simulación a gran escala del motor de cohete Mars de SpaceX”

Probablemente no. Para flujos turbulentos, la respuesta suele ser algo así como “depende de la historia”. Bueno, cuando empiezas? ¿El Big Bang?

Las moléculas de aire también están sujetas al movimiento browniano, que es completamente aleatorio. Podría concebir un modelo en el que el estado inicial fuera una “caja” grande (lo suficientemente grande como para simular una infinita) de moléculas que vibran al azar en las que introduce su sujeto, pero siempre que necesite iterar para cada etapa de la inserción Las matemáticas de su modelado (cómo digitalizó el tema, cómo amortigua la iteración, etc.) agregarán incertidumbre a la solución.

Los flujos inestables ahora se modelan bastante bien (con las máquinas de petaflop: estábamos haciendo “OK” modelando penachos de inversión de empuje en 1997 con decenas de gigaflops) pero todavía hay un elemento saludable de optimismo en la interpretación de los resultados (funciona para el caso de prueba porque se ajustó cuidadosamente, pero ¿qué tan bien funciona para un caso real “invisible”?

Como solíamos bromear, “Sabrás cuándo está funcionando tu modelo de turbulencia, porque nunca dará la misma respuesta dos veces”

No soy especialista en el tema, pero creo que el seguimiento y el modelado de cada molécula parece computacionalmente poco práctico en este momento. El tratamiento del fluido como un continuo no se aplica en este caso y, por lo tanto, Navier Stokes no forma parte de este cálculo. Pero teniendo en cuenta que tenemos una computadora cuántica lo suficientemente rápida, creo que sería teóricamente posible resolver el problema de la turbulencia.