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从现实到模拟的超现实
我们今天生活在一个新的虚拟和全球空间中。计算机和电子设备（智能手机）使我们保持在线，沉浸在网络空间中，处于一个万物相连的网络中。日益超现实的世界意味着我们的感知如何依赖于模拟。鲍德里亚说，整个系统被不确定性所淹没，现实被模拟的超现实所吸收。超现实和模拟取代了现实本身，看起来比现实更真实。我们必须反思虚拟是什么，它的影响或后果是什么，因为每一种新的电子媒介或数字设备都会带来新的程序、行为和存在方式。本研究采用理论和概念方法，目的是：a) 了解虚拟及其影响的含义，b) 将重塑和重构文化和社会互动模式的超现实的普通体验问题化。虚拟不仅仅是鲍德里亚所定义的幻觉。虚拟为我们思考。在不久的过去，情况恰恰相反。我们得出的结论是，技术已经使我们习惯了虚拟媒体化，现在我们毫无区别地将其视为真实，更喜欢虚幻的无限力量及其效果，而不是真实的局限性。
QASMBench：用于 NISQ 评估和模拟的低级量子基准套件
NISQ 时代量子计算 (QC) 的快速发展迫切需要一个低级基准测试套件和深刻的评估指标，以表征原型 NISQ 设备的特性、QC 编程编译器、调度程序和汇编程序的效率以及经典计算机中量子系统模拟器的能力。在这项工作中，我们通过基于 OpenQASM 汇编表示提出一个低级、易于使用的基准测试套件 QASMBench 来弥补这一空白。它整合了来自化学、模拟、线性代数、搜索、优化、算术、机器学习、容错、密码学等各个领域的常用量子例程和内核，在通用性和可用性之间进行权衡。为了从 NISQ 设备执行的角度分析这些内核，除了电路宽度和深度之外，我们还提出了四个电路指标，包括门密度、保留寿命、测量密度和纠缠方差，以提取有关执行效率、NISQ 误差敏感性以及机器特定优化的潜在收益的更多见解。QASMBench 中的应用程序可以在多个 NISQ 平台上启动和验证，包括 IBM-Q、Rigetti、IonQ 和 Quantinuum。为了进行评估，我们通过密度矩阵状态断层扫描测量 12 台 IBM-Q 机器上 QASMBench 应用程序子集的执行真实性，包括 25K 电路评估。我们还比较了 IBM-Q 机器、IonQ QPU 和 Rigetti Aspen M-1 系统之间的执行真实性。QASMBench 发布在：http://github.com/pnnl/QASMBench。
使用决策图进行量子电路模拟的模拟路径
摘要 — 在经典计算机上模拟量子电路是一项众所周知的难题，但对于量子算法的开发和测试来说，这项任务却越来越重要。为了减轻这种固有的复杂性，人们提出了高效的数据结构和方法，如张量网络和决策图。然而，它们的效率在很大程度上取决于执行单个计算的顺序。对于张量网络，顺序由所谓的收缩计划定义，并且已经开发了大量方法来确定合适的计划。另一方面，到目前为止，基于决策图的模拟大多以直接的方式（即顺序方式）进行。在这项工作中，我们研究了使用决策图模拟量子电路时所选择路径的重要性，并从概念和实验上表明，选择正确的模拟路径会对使用决策图的经典模拟的效率产生巨大影响。我们提出了一个开源框架（可在 github.com/cda-tum/ddsim 上找到），它不仅可以研究专用的模拟路径，还可以重用现有发现，例如从确定张量网络的收缩计划中获得的发现。实验评估表明，与现有技术相比，从张量网络领域翻译策略可能会产生几个倍的速度提升。此外，我们设计了一个专用的模拟路径启发式方法，可以进一步提高性能——通常可以产生几个数量级的速度提升。最后，我们对可以从张量网络中学到什么和不能学到什么进行了广泛的讨论。
一种加速裂纹钢结构非侵入式全局-局部模拟的替代模型
摘要 基于物理的数字孪生通常需要大量计算来诊断结构中的当前损伤状态并预测未来的损伤状态。本研究提出了一种新颖的迭代全局局部方法，其中局部数值模型被替代模型取代，以快速模拟大型钢结构的开裂。迭代全局局部方法将尺度从大型钢结构的操作层面扩展到开裂部件的层面。使用静态凝聚可以有效地模拟线性全局域，使用本文提出的自适应替代建模方法可以快速模拟开裂的局部域。本研究将所提出的替代迭代全局局部方法与参考模型、子模型和没有替代模型的迭代全局局部方法的求解时间和准确性进行了比较。研究发现，替代迭代全局局部法求解速度最快，结果也相对准确。
量子电路模拟的近似决策图
量子计算机有望比传统计算机更快地解决重要问题。其背后是一个完全不同的计算原语，它为帮助设计相应量子算法的软件工具的开发带来了新的挑战。不同的计算原语使得经典的量子电路模拟变得特别具有挑战性。虽然传统电路的逻辑模拟相对简单，复杂度与门的数量呈线性关系，但量子电路模拟必须处理在非量子硬件上表示量子态与量子比特数量呈指数增长的内存需求。决策图 (DD) 通过利用矩阵和向量中的冗余来解决这一挑战，在许多情况下提供更紧凑的表示。此外，量子计算的概率性质使我们可以从另一个角度来应对复杂性：量子算法在一定程度上可以抵抗量子态中的小误差，因为这些误差只会导致结果概率的微小变化。我们建议利用这种对（小）错误的抵抗力来获得更紧凑的决策图。
用于激光金属沉积过程数值模拟的耦合多相拉格朗日-欧拉流体动力学框架
摘要 我们提出了一个计算流体动力学 (CFD) 框架，用于对 3D 打印中的激光金属沉积 (LMD) 过程进行数值模拟。该框架综合了数值公式和求解器，旨在提供足够详尽的过程场景，其中载体气体被建模为欧拉不可压缩流体，在 3D 打印室内传输金属粉末，这些粉末被跟踪为拉格朗日离散粒子。基于来自激光束和加热基板的热源，开发了粒子模型，使其也通过热传递与载体气体相互作用，并根据粒子液体质量分数的增长规律在熔化相中演变。采用增强型数值求解器，其特点是改进的牛顿-拉夫森方案和用于跟踪粒子的并行算法，以获得数值策略的效率和准确性。从研究整个 LMD 过程的优化设计的角度出发，我们提出了一种敏感性分析，专门用于评估流入速率、激光束强度和喷嘴通道几何形状的影响。此类数值计算是使用 deal.II 开源有限元库开发的内部 C++ 代码执行的，并可在线公开获取。
激光微尺度和中尺度模拟的回顾......
摘要。增材制造 (AM) 是一种先进的方法，可逐层制造复杂零件，直至达到所需的设计。激光粉末床熔合 (L-PBF) 用于生产高分辨率的零件，因为层厚度低。L-PBF 基于激光束和材料的相互作用，其中粉末材料被熔化然后凝固。这发生在 0.02 秒的短时间内，使得整个过程难以实时研究。研究表明，数值方法的发展和模拟软件的使用可以理解激光束和材料的相互作用。这种现象是理解材料在熔化状态下的行为以及 L-PBF 工艺生产的零件的机械性能的关键，因为它与熔化的粉末材料的凝固直接相关。需要在微观和中观尺度上详细研究激光束和材料的相互作用，因为它可以提供更好的理解并有助于开发用于 L-PBF 工艺的给定材料。本综述全面了解了 AM 中使用模拟的背景以及感兴趣的特征的不同模拟尺度。
3D骨模型上的断裂模式投影作为对骨断裂模拟的支持
结果：已使用了长骨的不同3D模型（股骨，肱骨，尺骨和薄片）。另外，已经创建了裂缝模式的不同类型。这些模式已用于获得其对三维骨骼的投影。在这项研究中，进行了对骨模型上投影的断裂模式的专家验证。对用作投影起点的断裂模式的法医验证也是针对撞击产生这种骨折的情况的，其中有基于法医分析的科学证据。此验证还支持专家，从法医的角度根据分析的标准提供了必要的反馈，以完成或修改其断裂模式。
用于 C++ 化学模拟的后端无关的量子经典框架
该稿件由 UT-Battelle, LLC 根据与美国能源部签订的合同号 DE-AC0500OR22725 撰写。美国政府保留且出版商在接受发表该文章时承认美国政府保留非独占的、已付费的、不可撤销的全球许可，以用于美国政府的目的发表或复制该稿件的已发表形式，或允许他人这样做。能源部将根据 DOE 公共访问计划向公众提供这些联邦资助研究的成果。作者地址：Daniel Claudino，计算机科学和数学，橡树岭国家实验室，1 Bethel Valley Road，橡树岭，田纳西州，美国，claudinodc@ornl.gov；Alexander J. McCaskey，计算机科学和数学，橡树岭国家实验室，1 Bethel Valley Road，橡树岭，田纳西州，美国，mccaskeyaj@ornl.gov； Dmitry I. Lyakh，美国国家计算科学中心，橡树岭国家实验室，1 Bethel Valley Road，橡树岭，田纳西州，美国，liakhdi@ornl.gov。