論文の概要: Toward scalable simulations of Lattice Gauge Theories on quantum
computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2005.10271v1
- Date: Wed, 20 May 2020 18:00:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-19 05:41:35.891387
- Title: Toward scalable simulations of Lattice Gauge Theories on quantum
computers
- Title（参考訳）: 量子コンピュータ上の格子ゲージ理論のスケーラブルなシミュレーションに向けて
- Authors: Simon V. Mathis, Guglielmo Mazzola, Ivano Tavernelli
- Abstract要約: 任意の次元上の格子ゲージ理論におけるリアルタイムダイナミクスのシミュレーションのための資源を提供する。
古典量子回路を用いて,フラックスストリングが真の二次元モデルに分解する現象について検討した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The simulation of real-time dynamics in lattice gauge theories is
particularly hard for classical computing due to the exponential scaling of the
required resources. On the other hand, quantum algorithms can potentially
perform the same calculation with a polynomial dependence on the number of
degrees of freedom. A precise estimation is however particularly challenging
for the simulation of lattice gauge theories in arbitrary dimensions, where,
gauge fields are dynamical variables, in addition to the particle fields.
Moreover, there exist several choices for discretizing particles and gauge
fields on a lattice, each of them coming at different prices in terms of qubit
register size and circuit depth. Here we provide a resource counting for
real-time evolution of $U(1)$ gauge theories, such as Quantum Electrodynamics,
on arbitrary dimension using the Wilson fermion representation for the
particles, and the Quantum Link Model approach for the gauge fields. We study
the phenomena of flux-string breaking up to a genuine bi-dimensional model
using classical simulations of the quantum circuits, and discuss the advantages
of our discretization choice in simulation of more challenging $SU(N)$ gauge
theories such as Quantum Chromodynamics.
- Abstract（参考訳）: 格子ゲージ理論における実時間ダイナミクスのシミュレーションは、必要な資源の指数関数的スケーリングのため、古典計算では特に難しい。
一方、量子アルゴリズムは自由度数に依存する多項式で同じ計算を行うことができる。
正確な推定は、粒子場に加えてゲージ場が動的変数である任意の次元における格子ゲージ理論のシミュレーションでは特に困難である。
さらに、格子上の粒子とゲージ場を識別するためのいくつかの選択肢があり、それぞれがキュービットレジスタサイズと回路深さの点で異なる価格で現れる。
ここでは、粒子に対するウィルソンフェルミオン表現を用いた任意の次元における量子電磁力学のような$U(1)$ゲージ理論のリアルタイム進化のための資源カウントとゲージ場に対する量子リンクモデルアプローチを提供する。
量子回路の古典的シミュレーションを用いて,フラックス・ストリング現象を真の2次元モデルに分解し,量子色力学などのより難解な$su(n)$ゲージ理論のシミュレーションにおける離散化選択の利点について考察する。
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