論文の概要: Fermion-qudit quantum processors for simulating lattice gauge theories
with matter
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.08683v1
- Date: Wed, 15 Mar 2023 15:12:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-16 18:08:25.404501
- Title: Fermion-qudit quantum processors for simulating lattice gauge theories
with matter
- Title（参考訳）: 格子ゲージ理論と物質をシミュレートするフェルミオン量子量子プロセッサ
- Authors: Torsten V. Zache, Daniel Gonz\'alez-Cuadra, and Peter Zoller
- Abstract要約: 我々は、一般ゲージ理論の力学をデジタル的にシミュレートするために共設計された、完全なRydberg型アーキテクチャを提示する。
非アーベルゲージ場で束縛されたフェルミオン性物質成分からなるハドロンの調製方法を示す。
どちらの場合も、必要なリソースを推定し、量子デバイスを用いて実験的な関連量を計算する方法を示す。
- 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: Simulating the real-time dynamics of lattice gauge theories, underlying the
Standard Model of particle physics, is a notoriously difficult problem where
quantum simulators can provide a practical advantage over classical approaches.
In this work, we present a complete Rydberg-based architecture, co-designed to
digitally simulate the dynamics of general gauge theories coupled to matter
fields in a hardware-efficient manner. Ref. [1] showed how a qudit processor,
where non-abelian gauge fields are locally encoded and time-evolved,
considerably reduces the required simulation resources compared to standard
qubit-based quantum computers. Here we integrate the latter with a recently
introduced fermionic quantum processor [2], where fermionic statistics are
accounted for at the hardware level, allowing us to construct quantum circuits
that preserve the locality of the gauge-matter interactions. We exemplify the
flexibility of such a fermion-qudit processor by focusing on two paradigmatic
high-energy phenomena. First, we present a resource-efficient protocol to
simulate the Abelian-Higgs model, where the dynamics of confinement and string
breaking can be investigated. Then, we show how to prepare hadrons made up of
fermionic matter constituents bound by non-abelian gauge fields, and show how
to extract the corresponding hadronic tensor. In both cases, we estimate the
required resources, showing how quantum devices can be used to calculate
experimentally-relevant quantities in particle physics.
- Abstract（参考訳）: 素粒子物理学の標準モデルの基礎となる格子ゲージ理論のリアルタイムダイナミクスをシミュレートすることは、量子シミュレータが古典的アプローチよりも実用的な利点を提供できる、非常に難しい問題である。
本研究では,物質場に結合した一般ゲージ理論の動力学を,ハードウェア効率でディジタル的にシミュレートする,完全なRydberg型アーキテクチャを提案する。
参照。
[1] は、非可換ゲージ場が局所的に符号化され時間発展するquditプロセッサが、標準的な量子コンピュータと比較して必要なシミュレーションリソースを大幅に削減することを示した。
ここでは、後者を最近導入されたフェルミオン量子プロセッサ[2]と統合し、ハードウェアレベルでフェルミオン統計を考慮し、ゲージ・マッター相互作用の局所性を保持する量子回路を構築する。
本稿では,2つのパラダイム的高エネルギー現象に着目し,フェミオン量子プロセッサの柔軟性を実証する。
まず,Abelian-Higgsモデルをシミュレーションする資源効率の高いプロトコルを提案する。
そこで, 非アーベルゲージ場で束縛されたフェルミオン性物質を構成するハドロンを調製し, 対応するハドロンテンソルを抽出する方法を示す。
いずれの場合も、必要な資源を推定し、粒子物理学における実験的な関連する量の計算に量子デバイスをどのように利用できるかを示す。
関連論文リスト
- A recipe for local simulation of strongly-correlated fermionic matter on quantum computers: the 2D Fermi-Hubbard model [0.0]
本稿では,局所演算のみを用いて量子コンピュータ上での2次元Fermi-Hubbardモデルをシミュレーションするためのステップバイステップのレシピを提案する。
物理デバイスへの埋め込みを含むエンド・ツー・エンド・シミュレーションの詳細なレシピを提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-08-26T18:00:07Z) - Analog Quantum Simulator of a Quantum Field Theory with Fermion-Spin Systems in Silicon [34.80375275076655]
フェルミオンを量子ビットにマッピングすることは、2+1$以上の時空次元で困難である。
シリコン中のドーパントアレイを用いた固有フェルミオンスピンアナログ量子シミュレータを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-07-03T18:00:52Z) - Thermalization and Criticality on an Analog-Digital Quantum Simulator [133.58336306417294]
本稿では,69個の超伝導量子ビットからなる量子シミュレータについて述べる。
古典的Kosterlitz-Thouless相転移のシグネチャと,Kibble-Zurekスケール予測からの強い偏差を観測する。
本システムは, 対角二量体状態でディジタル的に調製し, 熱化時のエネルギーと渦の輸送を画像化する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-05-27T17:40:39Z) - Quantum data learning for quantum simulations in high-energy physics [55.41644538483948]
本研究では,高エネルギー物理における量子データ学習の実践的問題への適用性について検討する。
我々は、量子畳み込みニューラルネットワークに基づくアンサッツを用いて、基底状態の量子位相を認識できることを数値的に示す。
これらのベンチマークで示された非自明な学習特性の観察は、高エネルギー物理学における量子データ学習アーキテクチャのさらなる探求の動機となる。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-06-29T18:00:01Z) - Fermionic quantum processing with programmable neutral atom arrays [0.539215791790606]
多体フェルミオン系の特性をシミュレーションすることは、物質科学、量子化学、粒子物理学に関連する卓越した計算課題である。
本稿では、フェルミオンモデルがフェルミオンレジスタに符号化され、フェルミオンゲートを用いてハードウェア効率よくシミュレートされるフェルミオン量子プロセッサを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-13T10:35:48Z) - Probing finite-temperature observables in quantum simulators of spin
systems with short-time dynamics [62.997667081978825]
ジャジンスキー等式から動機付けられたアルゴリズムを用いて, 有限温度可観測体がどのように得られるかを示す。
長範囲の逆場イジングモデルにおける有限温度相転移は、捕捉されたイオン量子シミュレータで特徴づけられることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-06-03T18:00:02Z) - Information Scrambling in Computationally Complex Quantum Circuits [56.22772134614514]
53量子ビット量子プロセッサにおける量子スクランブルのダイナミクスを実験的に検討する。
演算子の拡散は効率的な古典的モデルによって捉えられるが、演算子の絡み合いは指数関数的にスケールされた計算資源を必要とする。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-01-21T22:18:49Z) - Engineering analog quantum chemistry Hamiltonians using cold atoms in
optical lattices [69.50862982117127]
数値的なアナログシミュレータの動作条件をベンチマークし、要求の少ない実験装置を見出す。
また、離散化と有限サイズ効果により生じるシミュレーションの誤差についてより深く理解する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-11-28T11:23:06Z) - State preparation and measurement in a quantum simulation of the O(3)
sigma model [65.01359242860215]
我々は,非線型O(3)シグマモデルの固定点が,格子サイトあたり2キュービットしか持たないスピンモデルの量子相転移付近で再現可能であることを示す。
本稿では,弱い結合状態と量子臨界状態の両方において,断熱的基底状態の準備が複雑になる結果を得るためにトロッター法を適用した。
非単位ランダム化シミュレーション法に基づく量子アルゴリズムの提案と解析を行う。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-06-28T23:44:12Z) - An application benchmark for fermionic quantum simulations [0.0]
化学と物質科学における相関フェルミオンのシミュレーションは、量子プロセッサの最初の実用的な応用の1つであることが期待されている。
本稿では,1次元Fermi-Hubbardモデルを用いて,短期量子デバイス上での変動量子シミュレーションのベンチマークを行う。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-03-04T02:23:16Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。