論文の概要: Simulation of a nuclear process on a quantum computer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.01943v1
• Date: Sun, 4 Aug 2024 07:04:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-06 17:51:14.402724
• Title: Simulation of a nuclear process on a quantum computer
• Title（参考訳）: 量子コンピュータにおける核プロセスのシミュレーション
• Authors: Luca Nigro, Carlo Barbieri, Enrico Prati,
• Abstract要約: 本研究は、核移行の完全なシミュレーションの実現可能性を示す。 2つの核子と3つの核子の間の強い相互作用の複雑さに取り組むために、状態はトリチウム核でモデル化される。 この研究は、デジタル量子コンピュータを活用して核物理学をシミュレートする第一歩となる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.024113475677323
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum computers have proven to be effective in simulating many quantum systems. Simulating nuclear processes and state preparation poses significant challenges, even for traditional supercomputers. This study demonstrates the feasibility of a complete simulation of a nuclear transition, including the preparation of both ground and first excited states. To tackle the complexity of strong interactions between two and three nucleons, the states are modeled on the tritium nucleus. Both the initial and final states are represented using quantum circuits with variational quantum algorithms and inductive biases. Describing the spin-isospin states requires four qubits, and a parameterized quantum circuit that exploits a total of 16 parameters is initialized. The estimated energy has a relative error of approximately 2% for the ground state and about 10% for the first excited state of the system. The quantum computer simulation estimates the transition probability between the two states as a function of the dipole polarization angle. This work marks a first step towards leveraging digital quantum computers to simulate nuclear physics.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは多くの量子システムのシミュレーションに有効であることが証明されている。 核プロセスと状態準備のシミュレーションは、従来のスーパーコンピュータでも大きな課題となる。 本研究は、基底状態と第1励起状態の両方の調製を含む、核移行の完全なシミュレーションの実現可能性を示す。 2つの核子と3つの核子の間の強い相互作用の複雑さに取り組むために、状態はトリチウム核でモデル化される。 初期状態と最終状態は、変分量子アルゴリズムと帰納バイアスを持つ量子回路を用いて表される。 スピン・アイソスピン状態を記述するには4つの量子ビットが必要であり、合計16個のパラメータを利用するパラメータ化量子回路が初期化される。 推定エネルギーは、基底状態が約2%、系の最初の励起状態が約10%の相対誤差を持つ。 量子コンピュータシミュレーションは、2つの状態間の遷移確率を双極子偏極角の関数として推定する。 この研究は、デジタル量子コンピュータを活用して核物理学をシミュレートする第一歩となる。

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