論文の概要: Quantum entanglement patterns in the structure of atomic nuclei within the nuclear shell model

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.05197v2
• Date: Mon, 18 Sep 2023 10:28:30 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-19 23:05:22.563128
• Title: Quantum entanglement patterns in the structure of atomic nuclei within the nuclear shell model
• Title（参考訳）: 核殻モデルにおける原子核の構造における量子絡み合いパターン
• Authors: A. P\'erez-Obiol, S. Masot-Llima, A.M. Romero, J. Men\'endez, A. Rios, A. Garc\'ia-S\'aez, B. Juli\'a-D\'iaz
• Abstract要約: 核殻モデルにおける軽・中質量ベリリウム,酸素,ネオン,カルシウム同位体の構造を解析した。 我々は、単一軌道エンタングルメント、相互情報、フォン・ノイマンエントロピーを含む異なるエンタングルメント指標を使用する。 この分析は、ノイズの多い中間スケール量子時代のためのより効率的な量子アルゴリズムを設計するためのガイドを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4608076589541017
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum entanglement offers a unique perspective into the underlying structure of strongly-correlated systems such as atomic nuclei. In this paper, we use quantum information tools to analyze the structure of light and medium-mass berillyum, oxygen, neon and calcium isotopes within the nuclear shell model. We use different entanglement metrics, including single-orbital entanglement, mutual information, and von Neumann entropies for different equipartitions of the shell-model valence space and identify mode-entanglement patterns related to the energy, angular momentum and isospin of the nuclear single-particle orbitals. We observe that the single-orbital entanglement is directly related to the number of valence nucleons and the energy structure of the shell, while the mutual information highlights signatures of proton-proton and neutron-neutron pairing, as well as nuclear deformation. Proton and neutron orbitals are weakly entangled by all measures, and in fact have the lowest von Neumann entropies among all possible equipartitions of the valence space. In contrast, orbitals with opposite angular momentum projection have relatively large entropies, especially in spherical nuclei. This analysis provides a guide for designing more efficient quantum algorithms for the noisy intermediate-scale quantum era.
• Abstract（参考訳）: 量子絡み合いは原子核のような強相関系の基盤構造にユニークな視点を与える。 本稿では,原子核シェルモデルにおける光および中質量ベリリウム,酸素,ネオンおよびカルシウム同位体の構造を量子情報ツールを用いて解析する。 我々は、シェルモデル価空間の異なる分断に対して、単軌道エンタングルメント、相互情報、フォン・ノイマンエントロピーを含む異なるエンタングルメント指標を使用し、核単一粒子軌道のエネルギー、角運動量、アイソスピンに関連するモードエンタングルメントパターンを同定する。 単一軌道の絡み合いは原子価核数と殻のエネルギー構造に直接関係しているのに対し、相互情報ではプロトン-プロトンと中性子-中性子対の署名や核の変形が強調される。 陽子と中性子の軌道は全ての測度で弱く絡み合っており、実際に原子価空間の全ての同分量の中でフォン・ノイマンのエントロピーが最も低い。 対照的に、反対の角運動量投影を持つ軌道は、特に球核において比較的大きなエントロピーを持つ。 この分析は、ノイズの多い中間スケール量子時代のより効率的な量子アルゴリズムを設計するためのガイドを提供する。

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