論文の概要: Simulating quantum field theories on gate-based quantum computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.04496v1
- Date: Tue, 9 Jan 2024 11:17:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-10 15:44:43.111358
- Title: Simulating quantum field theories on gate-based quantum computers
- Title（参考訳）: ゲート型量子コンピュータ上の量子場理論のシミュレーション
- Authors: Gayathree M. Vinod and Anil Shaji
- Abstract要約: ゲート型量子コンピュータ上での1+1次元の時空次元における量子場理論のシミュレーションを実装した。
各種プロセスの断面, 生存確率など, 実験的に関係のある量の計算が可能であることを示す。
- 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: We implement a simulation of a quantum field theory in 1+1 space-time
dimensions on a gate-based quantum computer using the light front formulation
of the theory. The nonperturbative simulation of the Yukawa model field theory
is verified on IBM's simulator and is also demonstrated on a small-scale IBM
circuit-based quantum processor, on the cloud, using IBM Qiskit. The light
front formulation allows for controlling the resource requirement and
complexity of the computation with commensurate trade-offs in accuracy and
detail by modulating a single parameter, namely the harmonic resolution. Qubit
operators for the bosonic excitations were also created and were used along
with the fermionic ones already available, to simulate the theory involving all
of these particles. With the restriction on the number of logical qubits
available on the existent gate-based Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ)
devices, the trotterization approximation is also used. We show that
experimentally relevant quantities like cross-sections for various processes,
survival probabilities of various states, etc. can be computed. We also explore
the inaccuracies introduced by the bounds on achievable harmonic resolution and
Trotter steps placed by the limited number of qubits and circuit depth
supported by present-day NISQ devices.
- Abstract（参考訳）: この理論の光面定式化を用いて,ゲート型量子コンピュータ上で1+1時間次元の量子場理論のシミュレーションを行う。
湯川モデル場理論の非摂動的シミュレーションはIBMのシミュレータ上で検証され、IBM Qiskitを用いてクラウド上の小型のIBM回路ベースの量子プロセッサ上でも実証されている。
光前線の定式化により、単一のパラメータ、すなわち調和分解能を変調することで、計算のリソース要求と複雑さを精度と詳細で制御することができる。
ボソニック励起のための量子演算子も作成され、これら全ての粒子を含む理論をシミュレートするために既に利用可能なフェルミイオン系と併用された。
既存のゲートベースのノイズ中間量子(NISQ)デバイスで利用可能な論理量子ビットの数を制限することにより、トロッタ化近似も用いられる。
各種プロセスの断面, 生存確率など, 実験的に関係のある量を計算することができることを示す。
また、達成可能な高調波分解能の境界や、現在のNISQデバイスでサポートされている量子ビット数や回路深度に制限されたトロッターステップによる不正確性についても検討する。
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