論文の概要: Quantum Magic and Multi-Partite Entanglement in the Structure of Nuclei

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.12064v2
• Date: Mon, 07 Apr 2025 17:50:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-09 13:25:48.975155
• Title: Quantum Magic and Multi-Partite Entanglement in the Structure of Nuclei
• Title（参考訳）: 核構造における量子マジックと多粒子エンタングルメント
• Authors: Florian Brökemeier, S. Momme Hengstenberg, James W. T. Keeble, Caroline E. P. Robin, Federico Rocco, Martin J. Savage,
• Abstract要約: 我々は、$p$-shellと$sd$-shell核の量子複雑性について研究する。 多体絡み(n$-tangles)とマジック(非安定化剤性)の尺度を決定する。 結果は、量子計算資源がそのような核の正確なシミュレーションを加速することを示している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Motivated by the Gottesman-Knill theorem, we present a detailed study of the quantum complexity of $p$-shell and $sd$-shell nuclei. Valence-space nuclear shell-model wavefunctions generated by the BIGSTICK code are mapped to qubit registers using the Jordan-Wigner mapping (12 qubits for the $p$-shell and 24 qubits for the $sd$-shell), from which measures of the many-body entanglement ($n$-tangles) and magic (non-stabilizerness) are determined. While exact evaluations of these measures are possible for nuclei with a modest number of active nucleons, Monte Carlo simulations are required for the more complex nuclei. The broadly-applicable Pauli-String $IZ$ exact (PSIZe-) MCMC technique is introduced to accelerate the evaluation of measures of magic in deformed nuclei (with hierarchical wavefunctions), by factors of $\sim 8$ for some nuclei. Significant multi-nucleon entanglement is found in the $sd$-shell, dominated by proton-neutron configurations, along with significant measures of magic. This is evident not only for the deformed states, but also for nuclei on the path to instability via regions of shape coexistence and level inversion. These results indicate that quantum-computing resources will accelerate precision simulations of such nuclei and beyond.
• Abstract（参考訳）: Gottesman-Knillの定理により、$p$-shellと$sd$-shell核の量子複雑性の詳細な研究を示す。 BIGSTICK符号によって生成された原子価空間核モデル波動関数は、ジョルダン・ウィグナー写像($p$-shellの12キュービット、$sd$-shellの24キュービット)を用いて量子ビットレジスタにマッピングされ、そこから多体絡み(n$-tangles)とマジック(non-stabilizerness)の測度が決定される。 これらの測定の正確な評価は、活性核子の数が少ない原子では可能であるが、より複雑な原子ではモンテカルロシミュレーションが必要である。 広く適用可能なPauli-String $IZ$ exact (PSIZe-) MCMC技術は、変形した核(階層的な波動関数を持つ)におけるマジックの測定を、いくつかの核に対して$\sim 8$の係数で高速化するために導入された。 有意な多核子絡み合いは$sd$-shellで見られ、陽子-中性子の配置が支配的であり、魔法の重要な尺度である。 これは変形した状態だけでなく、形状共存とレベル反転の領域を経由した不安定性への経路の核に対しても明らかである。 これらの結果は、量子計算資源がそのような核の正確なシミュレーションを加速することを示している。

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