論文の概要: Quantum computation in fermionic thermal field theories
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.07912v2
- Date: Tue, 16 Jul 2024 12:18:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-17 21:08:58.796095
- Title: Quantum computation in fermionic thermal field theories
- Title（参考訳）: フェルミオン熱場理論における量子計算
- Authors: Wenyang Qian, Bin Wu,
- Abstract要約: 量子アルゴリズムを用いてフェルミオンのみを含む熱場理論を研究する。
1+1次元のマヨラナフェルミオンの熱分布や熱場理論のエネルギー密度などの数値的な結果を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.686336957004475
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Thermal properties of quantum fields at finite temperature are crucial to understanding strongly interacting matter and recent development in quantum computing has provided an alternative and promising avenue of study. In this work, we study thermal field theories involving only fermions using quantum algorithms. We first delve into the presentations of fermion fields via qubits on digital quantum computers alongside the quantum algorithms such as quantum imaginary time evolutions employed to evaluate thermal properties of generic quantum field theories. Specifically, we show numerical results such as the thermal distribution and the energy density of thermal field theories for Majorana fermions in 1+1 dimensions using quantum simulators. In addition to free field theory, we also study the effects of interactions resulting from coupling with a spatially homogeneous Majorana field. In both cases, we show analytically that thermal properties of the system can be described using phase-space distributions, and the quantum simulation results agree with analytical and semiclassical expectations. Our work is an important step to understand thermal fixed points, preparing for quantum simulation of thermalization in real time.
- Abstract（参考訳）: 有限温度での量子場の熱的性質は、強く相互作用する物質を理解するために不可欠であり、量子コンピューティングにおける最近の発展は、代替的で有望な研究の道筋となった。
本研究では,量子アルゴリズムを用いてフェルミオンのみを含む熱場理論を研究する。
まず、汎用量子場理論の熱的性質を評価するために用いられる量子想像時間進化のような量子アルゴリズムとともに、デジタル量子コンピュータ上の量子ビットによるフェルミオン場のプレゼンテーションを探索する。
具体的には、Majoranaフェルミオンの熱分布やエネルギー密度などの数値計算結果を量子シミュレーターを用いて1+1次元で示す。
自由場理論に加えて、空間的に均質なマヨナ場との結合から生じる相互作用の効果についても検討する。
どちらの場合も、位相空間分布を用いて系の熱的性質を記述できることを解析的に示し、量子シミュレーションの結果は解析的および半古典的期待値と一致することを示す。
我々の研究は、熱的固定点を理解するための重要なステップであり、リアルタイムの熱化の量子シミュレーションの準備である。
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