論文の概要: Quantum simulation of non-equilibrium dynamics and thermalization in the
Schwinger model
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.08394v4
- Date: Thu, 15 Sep 2022 21:52:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-26 15:11:26.334947
- Title: Quantum simulation of non-equilibrium dynamics and thermalization in the
Schwinger model
- Title（参考訳）: シュウィンガーモデルにおける非平衡力学と熱化の量子シミュレーション
- Authors: Wibe A. de Jong, Kyle Lee, James Mulligan, Mateusz P{\l}osko\'n, Felix
Ringer and Xiaojun Yao
- Abstract要約: 本稿では,デジタル量子コンピュータ上での量子場理論の非平衡ダイナミクスのシミュレーションについて述べる。
1+1次元のU(1)ゲージ理論であるシュウィンガーモデルを湯川型熱環境との相互作用を通して考察する。
- 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: We present simulations of non-equilibrium dynamics of quantum field theories
on digital quantum computers. As a representative example, we consider the
Schwinger model, a 1+1 dimensional U(1) gauge theory, coupled through a
Yukawa-type interaction to a thermal environment described by a scalar field
theory. We use the Hamiltonian formulation of the Schwinger model discretized
on a spatial lattice. With the thermal scalar fields traced out, the Schwinger
model can be treated as an open quantum system and its real-time dynamics are
governed by a Lindblad equation in the Markovian limit. The interaction with
the environment ultimately drives the system to thermal equilibrium. In the
quantum Brownian motion limit, the Lindblad equation is related to a field
theoretical Caldeira-Leggett equation. By using the Stinespring dilation
theorem with ancillary qubits, we perform studies of both the non-equilibrium
dynamics and the preparation of a thermal state in the Schwinger model using
IBM's simulator and quantum devices. The real-time dynamics of field theories
as open quantum systems and the thermal state preparation studied here are
relevant for a variety of applications in nuclear and particle physics, quantum
information and cosmology.
- Abstract（参考訳）: ディジタル量子コンピュータ上での場の量子論の非平衡ダイナミクスのシミュレーションについて述べる。
代表的な例として,1+1次元u(1)ゲージ理論であるシュウィンガー模型を,スカラー場理論によって記述された熱環境と湯川型相互作用によって結合した。
空間格子上に離散化されたシュウィンガーモデルのハミルトン定式化を用いる。
熱スカラー場をトレースすれば、シュウィンガーモデルは開量子系として扱うことができ、そのリアルタイムダイナミクスはマルコフ極限のリンドブラッド方程式によって制御される。
環境との相互作用は最終的に系を熱平衡に導く。
量子ブラウン運動極限において、リンドブラッド方程式は場理論カルデイラ・レゲット方程式と関連している。
我々は、Stinespring Dilation theorem with ancillary qubitsを用いて、非平衡力学と、IBMのシミュレータと量子デバイスを用いたシュウィンガーモデルにおける熱状態の測定を行う。
オープン量子系としての場の理論のリアルタイムダイナミクスとここで研究された熱状態形成は、核物理学や素粒子物理学、量子情報、宇宙論における様々な応用に関係している。
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