論文の概要: Simulating quantum field theories on gate-based quantum computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.04496v2
- Date: Wed, 15 May 2024 13:29:12 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-16 18:02:31.985228
- 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における量子場理論のシミュレーション
- Authors: Gayathree M. Vinod, 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）: ゲート型量子コンピュータにおける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,その理論の光前線定式化を用いて実装する。
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、すなわち高調波分解能を変調することにより、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クビット作用素も作成され、これらの粒子が関与する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オン粒子とともに使用された。
既存のゲートベースのノイズ中間スケール量子(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の計算が可能であることを示す。
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ってもたらされる不正確性についても検討する。
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