論文の概要: Towards a Quantum Computing Algorithm for Helicity Amplitudes and Parton
Showers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.00046v2
- Date: Tue, 13 Oct 2020 17:05:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-30 14:11:53.292688
- Title: Towards a Quantum Computing Algorithm for Helicity Amplitudes and Parton
Showers
- Title（参考訳）: ヘリシティ振幅とパートンシャワーの量子計算アルゴリズムに向けて
- Authors: Khadeejah Bepari, Sarah Malik, Michael Spannowsky, Simon Williams
- Abstract要約: 本稿では、ヘリシティ振幅の計算とパルトンシャワープロセスを容易にするための量子ゲートコンピュータのアルゴリズムを提案する。
ヘリシティ振幅計算は、スピノルと量子ビットの等価性と量子コンピュータのユニークな特徴を利用する。
パートンシャワーアルゴリズムは、2段階の離散パートンシャワーのコリニア放射をシミュレートする。
- 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 interpretation of measurements of high-energy particle collisions relies
heavily on the performance of full event generators. By far the largest amount
of time to predict the kinematics of multi-particle final states is dedicated
to the calculation of the hard process and the subsequent parton shower step.
With the continuous improvement of quantum devices, dedicated algorithms are
needed to exploit the potential quantum computers can provide. We propose
general and extendable algorithms for quantum gate computers to facilitate
calculations of helicity amplitudes and the parton shower process. The helicity
amplitude calculation exploits the equivalence between spinors and qubits and
the unique features of a quantum computer to compute the helicities of each
particle involved simultaneously, thus fully utilising the quantum nature of
the computation. This advantage over classical computers is further exploited
by the simultaneous computation of s and t-channel amplitudes for a
2$\rightarrow$2 process. The parton shower algorithm simulates collinear
emission for a two-step, discrete parton shower. In contrast to classical
implementations, the quantum algorithm constructs a wavefunction with a
superposition of all shower histories for the whole parton shower process, thus
removing the need to explicitly keep track of individual shower histories. Both
algorithms utilise the quantum computer's ability to remain in a quantum state
throughout the computation and represent a first step towards a quantum
computing algorithm to describe the full collision event at the LHC.
- Abstract（参考訳）: 高エネルギー粒子衝突の測定の解釈は、全事象発生器の性能に大きく依存している。
多粒子最終状態のキネマティクスを予測するための最大の時間は、ハードプロセスとその後のパルトンシャワーステップの計算に費やされている。
量子デバイスの継続的な改善により、量子コンピュータが提供できる可能性を活用するために専用のアルゴリズムが必要となる。
本稿では,量子ゲートコンピュータの一般および拡張可能なアルゴリズムを提案し,ヘリシティ振幅とパートンシャワー過程の計算を容易にする。
ヘリシティ振幅計算は、スピノルと量子ビットの等価性と量子コンピュータのユニークな特徴を利用して、関連する各粒子のヘリシティを同時に計算し、計算の量子的性質を完全に活用する。
この古典的コンピュータに対する優位性は、2$\rightarrow$2プロセスに対するsおよびtチャネル振幅の同時計算によってさらに活用される。
パートンシャワーアルゴリズムは、2段階の離散パートンシャワーのコリニア放射をシミュレートする。
古典的な実装とは対照的に、量子アルゴリズムは、パルトンシャワープロセス全体に対する全てのシャワー履歴の重ね合わせで波動関数を構築するため、個々のシャワー履歴を明示的に追跡する必要がない。
どちらのアルゴリズムも量子コンピュータの計算を通して量子状態に留まる能力を利用しており、lhcにおける衝突の完全な事象を記述する量子コンピュータアルゴリズムへの第一歩を表している。
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