論文の概要: Towards Quantum Simulation of Bound States Scattering
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.07692v2
- Date: Tue, 14 Nov 2023 19:00:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-16 20:36:56.791514
- Title: Towards Quantum Simulation of Bound States Scattering
- Title（参考訳）: 境界状態散乱の量子シミュレーションに向けて
- Authors: Matteo Turco, Gon\c{c}alo M. Quinta, Jo\~ao Seixas, Yasser Omar
- Abstract要約: 相互作用理論の真空から直接相互作用理論の波束を励起する戦略を提案する。
これは、境界状態の散乱のデジタル量子シミュレーションに向けた最初のステップである。
- 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 last years have seen a rapid development of applications of quantum
computation to quantum field theory. The first algorithms for quantum
simulation of scattering have been proposed in the context of scalar and
fermionic theories, requiring thousands of logical qubits. These algorithms are
not suitable to simulate scattering of incoming bound states, as the initial
state preparation relies typically on adiabatically transforming wavepackets of
the free theory into wavepackets of the interacting theory. In this paper we
present a strategy to excite wavepackets of the interacting theory directly
from the vacuum of the interacting theory, allowing for preparation of states
of composite particles. This is the first step towards digital quantum
simulation of scattering of bound states. The approach is based on the
Haag-Ruelle scattering theory, which provides a way to construct creation and
annihilation operators of a theory in a full, nonperturbative framework. We
provide a quantum algorithm requiring a number of ancillary qubits that is
logarithmic in the size of the wavepackets, and with a success probability
depending on the state being prepared and on the lattice parameters. The gate
complexity for a single iteration of the circuit is equivalent to that of a
time evolution for a fixed time.
- Abstract（参考訳）: ここ数年、量子計算の量子場理論への応用が急速に発展してきた。
散乱の量子シミュレーションのための最初のアルゴリズムは、数千の論理量子ビットを必要とするスカラー理論とフェルミオン理論の文脈で提案されている。
これらのアルゴリズムは入射境界状態の散乱をシミュレートするには不適であり、初期状態の準備は典型的には自由理論の断熱的に自由理論の波束を相互作用理論の波束に変換することに依拠する。
本稿では、相互作用理論の真空から直接相互作用理論のウェーブパレットを励起し、複合粒子の状態を作るための戦略を提案する。
これは境界状態の散乱のデジタル量子シミュレーションへの第一歩である。
このアプローチは、完全な非摂動的枠組みで理論の生成と消滅作用素を構築する方法を提供するハーグ=ルエル散乱理論に基づいている。
ウェーブパックのサイズで対数であり、準備されている状態や格子パラメータに依存する成功確率を持つ数個のアンシラリー量子ビットを必要とする量子アルゴリズムを提供する。
回路の単一イテレーションのゲート複雑性は、一定時間における時間進化のゲート複雑性と同値である。
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