論文の概要: Efficient and precise quantum simulation of ultra-relativistic quark-nucleus scattering
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.00819v3
- Date: Mon, 23 Sep 2024 20:40:32 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-09 03:37:09.921274
- Title: Efficient and precise quantum simulation of ultra-relativistic quark-nucleus scattering
- Title（参考訳）: 超相対論的クォーク核散乱の効率的かつ精密量子シミュレーション
- Authors: Sihao Wu, Weijie Du, Xingbo Zhao, James P. Vary,
- Abstract要約: クォーク核散乱のダイナミクスをシミュレートする,効率的かつ高精度な枠組みを提案する。
我々のフレームワークは量子力学における様々な散乱問題の力学をシミュレートするために一般化することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.35998666903987897
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present an efficient and precise framework to quantum simulate the dynamics of the ultra-relativistic quark-nucleus scattering. This framework employs the eigenbasis of the asymptotic scattering system and implements a compact scheme for encoding this basis upon lattice discretization. It exploits the operator structure of the light-front Hamiltonian of the scattering system, which enables the Hamiltonian input that utilizes the quantum Fourier transform for efficiency. Our framework simulates the scattering by the efficient and precise algorithm of the truncated Taylor series. The qubit cost of our framework 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 framework advantageous for large-scale dynamics simulations on future fault-tolerant quantum computers. We demonstrate our framework 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. Our framework can be generalized to simulate the dynamics of various scattering problems in quantum chromodynamics.
- Abstract（参考訳）: 超相対論的クォーク核散乱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枠組みを提案する。
このフレームワークは漸近散乱系の固有基底を使い、格子の離散化に基づいてこの基底を符号化する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を可能にする。
この枠組みは, トラッピングされたテイラー級数の効率的かつ高精度なアルゴリズムにより散乱をシミュレートする。
我々のフレームワーク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により、将来のフォールトトレラント量子コンピュータ上での大規模動的シミュレーションに、我々のフレームワークが有利になる。
提案手法は, 単純な散乱問題を用いて実演し, トロッターアルゴリズムと古典計算による結果とをベンチマークし, 結果の整合性を確認した。
我々の枠組みは量子色力学における様々な散乱問題の力学をシミュレートするために一般化することができる。
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