論文の概要: The phase diagram of quantum chromodynamics in one dimension on a quantum computer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.00579v1
• Date: Tue, 31 Dec 2024 18:11:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-05 17:12:00.616244
• Title: The phase diagram of quantum chromodynamics in one dimension on a quantum computer
• Title（参考訳）: 量子コンピュータ上の一次元における量子色力学の位相図
• Authors: Anton T. Than, Yasar Y. Atas, Abhijit Chakraborty, Jinglei Zhang, Matthew T. Diaz, Kalea Wen, Xingxin Liu, Randy Lewis, Alaina M. Green, Christine A. Muschik, Norbert M. Linke,
• Abstract要約: 我々は、トラップイオン量子コンピュータ上での有限密度でのSU(2)およびSU(3)ゲージ理論の熱状態を実験的にシミュレートした。 この研究は、QCDを2色と3色の有限密度で量子シミュレーションした最初の格子ゲージ理論である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6734283193501565
• License:
• Abstract: The quantum chromodynamics (QCD) phase diagram is key to answering open questions in physics, from states of matter in neutron stars to the early universe. However, classical simulations of QCD face significant computational barriers, such as the sign problem at finite matter densities. Quantum computing offers a promising solution to overcome these challenges. Here, we take an important step toward exploring the QCD phase diagram with quantum devices by preparing thermal states in one-dimensional non-Abelian gauge theories. We experimentally simulate the thermal states of SU(2) and SU(3) gauge theories at finite densities on a trapped-ion quantum computer using a variational method. This is achieved by introducing two features: Firstly, we add motional ancillae to the existing qubit register to efficiently prepare thermal probability distributions. Secondly, we introduce gauge-invariant measurements to enforce local gauge symmetries. This work marks the first lattice gauge theory quantum simulation of QCD at finite density and temperature for two and three colors, laying the foundation to explore QCD phenomena on quantum platforms.
• Abstract（参考訳）: 量子色力学(QCD)相図は、中性子星の物質の状態から初期の宇宙まで、物理学のオープンな疑問に答える鍵となる。 しかし、QCDの古典的なシミュレーションは、有限物質密度における符号問題のような重要な計算障壁に直面している。 量子コンピューティングはこれらの課題を克服する有望なソリューションを提供する。 ここでは, 量子デバイスを用いたQCD位相図の探索に向けて, 1次元非アベリアゲージ理論における熱状態の生成による重要な一歩を踏み出す。 本研究では, 有限密度におけるSU(2)およびSU(3)ゲージ理論の熱状態を, 変分法を用いて実験的にシミュレートした。 まず、既存のqubitレジスタに動きアンシラを加え、熱確率分布を効率的に作成する。 次に、局所ゲージ対称性を強制するためにゲージ不変の測定を導入する。 この研究は、QCDの有限密度と2色と3色の温度での最初の格子ゲージ理論量子シミュレーションであり、量子プラットフォーム上でのQCD現象の探索の基礎となった。

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