論文の概要: Quantum information and quantum simulation of neutrino physics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.01150v2
• Date: Fri, 18 Aug 2023 23:54:08 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-23 00:06:08.542733
• Title: Quantum information and quantum simulation of neutrino physics
• Title（参考訳）: ニュートリノ物理学の量子情報と量子シミュレーション
• Authors: A. B. Balantekin, Michael J. Cervia, Amol V. Patwardhan, Ermal Rrapaj, Pooja Siwach
• Abstract要約: ニュートリノは 力学現象やミクロ物理現象を 引き起こすのに重要な役割を担っている 超新星や中性子星の融合のような極端な天体物理学環境では、ニュートリノは様々な力学現象やミクロ物理現象を駆動する上で重要な役割を果たしている。
• 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: In extreme astrophysical environments such as core-collapse supernovae and binary neutron star mergers, neutrinos play a major role in driving various dynamical and microphysical phenomena, such as baryonic matter outflows, the synthesis of heavy elements, and the supernova explosion mechanism itself. The interactions of neutrinos with matter in these environments are flavor-specific, which makes it of paramount importance to understand the flavor evolution of neutrinos. Flavor evolution in these environments can be a highly nontrivial problem thanks to a multitude of collective effects in flavor space, arising due to neutrino-neutrino ($\nu$-$\nu$) interactions in regions with high neutrino densities. A neutrino ensemble undergoing flavor oscillations under the influence of significant $\nu$-$\nu$ interactions is somewhat analogous to a system of coupled spins with long-range interactions among themselves and with an external field ('long-range' in momentum-space in the case of neutrinos). As a result, it becomes pertinent to consider whether these interactions can give rise to significant quantum correlations among the interacting neutrinos, and whether these correlations have any consequences for the flavor evolution of the ensemble. In particular, one may seek to utilize concepts and tools from quantum information science and quantum computing to deepen our understanding of these phenomena. In this article, we attempt to summarize recent work in this field. Furthermore, we also present some new results in a three-flavor setting, considering complex initial states.
• Abstract（参考訳）: 核崩壊型超新星や二元中性子星の融合のような極端に天体物理学的な環境では、ニュートリノはバリオニクス物質の流出、重元素の合成、超新星爆発機構など様々な力学現象やミクロ物理現象を駆動する上で重要な役割を果たしている。 これらの環境におけるニュートリノと物質との相互作用はフレーバー特異的であり、ニュートリノのフレーバー進化を理解することが重要である。 これらの環境におけるフレーバーの進化は、高ニュートリノ密度の領域におけるニュートリノ-ニュートリノ相互作用($\nu$-$\nu$)によって生じる、フレーバー空間の集合的な影響によって非常に非自明な問題となる。 重要な$\nu$-$\nu$相互作用の影響下でフレーバー振動を行うニュートリノアンサンブルは、長い距離相互作用を持つ結合スピンの系と外界(ニュートリノの場合の運動量空間における「長距離」)の系と幾分類似している。 その結果、これらの相互作用が相互作用するニュートリノの間に有意な量子相関をもたらすかどうか、およびこれらの相関がアンサンブルのフレーバー進化に何らかの影響を及ぼすかどうかを検討することが重要となる。 特に、量子情報科学と量子コンピューティングの概念とツールを活用し、これらの現象の理解を深めようとしているかもしれない。 本稿では,この分野における最近の成果を概説する。 さらに, 複雑な初期状態を考慮した3つのフレーバー設定において, 新たな結果を提示する。

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