論文の概要: Ultra-relativistic quark-nucleus scattering on quantum computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.00819v2
- Date: Mon, 15 Apr 2024 18:56:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-17 22:17:00.347311
- Title: Ultra-relativistic quark-nucleus scattering on quantum computers
- Title（参考訳）: 量子コンピュータ上の超相対論的クォーク核散乱
- Authors: Sihao Wu, Weijie Du, Xingbo Zhao, James P. Vary,
- Abstract要約: 我々は、超相対論的クォーク核散乱の最初の問題から始め、光面上の力学をシミュレートするための効率的かつ正確なアプローチを示す。
簡単な散乱問題を用いて本手法を実証し、トロッターアルゴリズムと古典計算の結果とベンチマークする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.35998666903987897
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum computing provides a promising approach for solving the real-time dynamics of systems consist of quarks and gluons from first-principle calculations that are intractable with classical computers. In this work, we start with an initial problem of the ultra-relativistic quark-nucleus scattering and present an efficient and precise approach to quantum simulate the dynamics on the light front. This approach employs the eigenbasis of the asymptotic scattering system and implements the compact scheme for basis encoding. It exploits the operator structure of the light-front Hamiltonian of the scattering system, which enables the Hamiltonian input scheme that utilizes the quantum Fourier transform for efficiency. It utilizes the truncated Taylor series for the dynamics simulations. The qubit cost of our approach scales logarithmically with the Hilbert space dimension of the scattering system. The gate cost has optimal scaling with the simulation error and near optimal scaling with the simulation time. These scalings make our approach advantageous for large-scale dynamics simulations on future fault-tolerant quantum computers. We demonstrate our approach with a simple scattering problem and benchmark the results with those from the Trotter algorithm and the classical calculations, where good agreement between the results is found.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、古典的コンピュータで計算可能な第一原理計算からクォークとグルーオンからなるシステムのリアルタイム力学を解くための有望なアプローチを提供する。
本研究は、超相対論的クォーク核散乱の初期問題から始まり、光面上の力学を量子的にシミュレートするための効率的かつ正確なアプローチを示す。
このアプローチは漸近散乱系の固有基底を使い、基底符号化のためのコンパクトなスキームを実装している。
これは散乱系の光フロントハミルトニアンの作用素構造を利用しており、量子フーリエ変換を効率よく利用するハミルトニアン入力スキームを可能にする。
トランカテッド・テイラー級数を用いて力学シミュレーションを行う。
我々のアプローチのキュービットコストは散乱系のヒルベルト空間次元と対数的にスケールする。
ゲートコストはシミュレーション誤差による最適スケーリングとシミュレーション時間によるほぼ最適スケーリングである。
これらのスケーリングは、将来のフォールトトレラント量子コンピュータにおける大規模ダイナミクスシミュレーションに有利である。
簡単な散乱問題を用いて本手法を実証し, トロッターアルゴリズムと古典計算の結果とをベンチマークし, 結果の整合性を確認した。
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