論文の概要: Solving hadron structures using the basis light-front quantization
approach on quantum computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.01927v3
- Date: Mon, 31 Oct 2022 18:42:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-06 00:07:12.032608
- Title: Solving hadron structures using the basis light-front quantization
approach on quantum computers
- Title（参考訳）: 量子コンピュータにおける基底光面量子化アプローチによるハドロン構造の解法
- Authors: Wenyang Qian, Robert Basili, Soham Pal, Glenn Luecke, and James P.
Vary
- Abstract要約: 量子コンピューティングは、強相互作用量子場理論によって支配されるハドロンの構造を解くのに利用できることを示す。
シミュレーション量子デバイス上での基底光フロント量子化手法を用いて数値計算を行う。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8726465590483234
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum computing has demonstrated the potential to revolutionize our
understanding of nuclear, atomic, and molecular structure by obtaining
forefront solutions in non-relativistic quantum many-body theory. In this work,
we show that quantum computing can be used to solve for the structure of
hadrons, governed by strongly-interacting relativistic quantum field theory.
Following our previous work on light unflavored mesons as a relativistic
bound-state problem within the nonperturbative Hamiltonian formalism, we
present the numerical calculations on simulated quantum devices using the basis
light-front quantization (BLFQ) approach. We implement and compare the
variational quantum eigensolver (VQE) and the subspace-search variational
quantum eigensolver (SSVQE) to find the low-lying mass spectrum of the light
meson system and its corresponding light-front wave functions as quantum states
from ideal simulators, noisy simulators, and IBM quantum computers. Based on
obtained quantum states, we evaluate the meson decay constants and parton
distribution functions directly on the quantum circuits. Our calculations on
the quantum computers and simulators are in reasonable agreement with accurate
numerical solutions solved on classical computers when noises are moderately
small, and our overall results are comparable with the available experimental
data.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、非相対論的量子多体理論の最前線の解を得ることによって、原子、原子、分子構造の理解に革命をもたらす可能性を証明した。
本研究では、強相互作用型相対論的量子場理論によって支配されるハドロンの構造を量子コンピューティングで解くことができることを示す。
非摂動ハミルトニアン形式論における相対論的境界状態問題としての光非フレーバー中間子の研究に続いて、基底光面量子化(blfq)法を用いてシミュレーション量子デバイス上での数値計算を行う。
可変量子固有ソルバ (vqe) と部分空間探索型変分量子固有ソルバ (ssvqe) を実装して, 理想シミュレータ, 雑音シミュレータ, およびibm量子コンピュータから, 光中間子の低次質量スペクトルとそれに対応する光前波関数を量子状態として求める。
得られた量子状態に基づいて、中間子崩壊定数とパルトン分布関数を量子回路上で直接評価する。
量子コンピュータとシミュレータにおける我々の計算は、ノイズが適度に小さい古典的コンピュータで解かれた正確な数値解と合理的に一致しており、全体の結果は利用可能な実験データと同等である。
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