論文の概要: Quantum Computing for Rotating, Charged and String Theory Black Holes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.03085v1
- Date: Thu, 7 Jul 2022 04:48:15 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-06 07:17:18.818494
- Title: Quantum Computing for Rotating, Charged and String Theory Black Holes
- Title（参考訳）: 回転・荷電・弦理論ブラックホールの量子計算
- Authors: Viti Chandra and Michael McGuigan
- Abstract要約: 我々は,3次元回転バナドス・タイテルボイム・ザネリ(BTZ)ブラックホールを含む4種類のブラックホールを量子コンピューティングを用いて研究した。
ハミルトニアンに加えて、ブラックホールの量子状態を記述する上で重要な役割を果たす質量作用素が存在する。
我々はこれらの演算子のスペクトルを古典的および量子コンピューティングを用いて計算する。
- 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 quantum mechanics of Rotating, Charged, de Sitter and String Theory black
holes are of recent interest because of their peculiar thermodynamic
properties, as well the mysterious nature of their microstates. A full quantum
treatment of the operators involved in this systems could yield valuable
information into their nature, similar to how quantum treatment yields valuable
insight into atoms, molecules and elementary particles. We study four types of
black holes using quantum computing, which include the 3D Rotating
Banados-Teitelboim-Zanelli (BTZ) black hole, the 4D charged Reisner-Nordtrom
(RN) black hole, the 4D charged Reisner-Nordstrom -de Sitter (RN-dS) black hole
and the 2D charged string black hole. In these cases in addition to the
Hamiltonian there is a Mass operator which plays an important role in
describing the quantum states of the black hole. We compute the spectrum of
these operators using classical and quantum computing. For quantum computing we
use the Variational Quantum Eigensolver (VQE) which is hybrid classical-quantum
algorithm that runs on near term quantum hardware. We perform our calculations
using 4 qubits in both a harmonic oscillator and position basis, realizing the
quantum operators of the black holes in terms of 16 x 16 matrices. For the 4
qubit case we find highly accurate results for the Mass eigenvalues for
different values of the charge and angular momentum. For the 2D Charged String
black hole we also use the VQE to compute the expectation value of the
Hamiltonian constraint and the commutator of the Hamiltonian constraint with
the mass operator and find excellent agreement with theoretical expectations.
- Abstract（参考訳）: 回転、荷電、ド・ジッター、弦理論の量子力学は、その特異な熱力学的性質と、そのミクロ状態の神秘的な性質から、近年の関心を集めている。
このシステムに関わるオペレーターの完全な量子処理は、量子処理が原子、分子、素粒子に対する貴重な洞察を与える方法と同様に、その性質に関する貴重な情報を得ることができる。
3次元回転バナドス・タイテルボイム・ザネリブラックホール(BTZ)、4次元荷電レイスナー・ノルドトロムブラックホール(RN)、4次元荷電ライスナー・ノルドストロム・ド・シッターブラックホール(RN-dS)、2次元荷電ストリングブラックホール(RN-dS)を含む4種類のブラックホールについて検討した。
これらの場合、ハミルトニアンに加えて、ブラックホールの量子状態を記述する上で重要な役割を果たす質量作用素が存在する。
我々はこれらの演算子のスペクトルを古典的および量子コンピューティングを用いて計算する。
量子コンピューティングでは、短期量子ハードウェア上で動作するハイブリッド古典量子アルゴリズムである変分量子固有解法(VQE)を用いる。
我々は、高調波振動子と位置ベースの両方で4量子ビットを用いて計算を行い、16×16の行列でブラックホールの量子作用素を実現する。
4量子ビットの場合、電荷と角運動量の異なる値に対する質量固有値の精度の高い結果が得られる。
2Dチャージドストリングブラックホールに対しては、VQEを用いてハミルトンの制約の期待値とハミルトンの制約のマス演算子との可換性を計算し、理論的な期待値と優れた一致を見出す。
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