論文の概要: The trace distance between density matrices, a nifty tool in new-physics searches

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.03311v1
• Date: Mon, 06 Jan 2025 19:00:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-08 15:49:09.276343
• Title: The trace distance between density matrices, a nifty tool in new-physics searches
• Title（参考訳）: 新物理サーチにおける密度行列間のトレース距離
• Authors: Marco Fabbrichesi, Matthew Low, Luca Marzola,
• Abstract要約: 量子状態(トレース距離と忠実度)を比較するために日常的に使用されるツールを紹介します。 我々は、前者は文献で考慮された他の量子情報観測可能量より優れていることを発見した。 我々は、LHCにおけるトップクォーク対生成とチャーモニウム崩壊を分析して、衝突器データにおけるマジックの最初の決定を行う。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Quantum information methods have been brought to bear on high-energy physics, including the study of entanglement and Bell nonlocality in collider experiments. Quantum information observables have also been employed to constrain possible new physics effects. We improve on this point by introducing quantum information tools routinely used to compare quantum states: the trace distance and the fidelity. We find that the former outperforms other quantum information observables considered in the literature and, together with the cross section, yields the strongest bounds on possible departures from the Standard Model. The power of the proposed methodology is demonstrated with three examples of new physics searches. The first concerns the chromomagnetic dipole moment of the top quark and yields the first bound computed by means of quantum tomography and actual experimental data. The other two examples use Monte Carlo simulations and set the projected limits on the anomalous couplings of the $\tau$ leptons at Belle and at a future collider, which is taken to be LEP3. For these new physics searches we also compare the sensitivity of the trace distance to those of other quantum information quantities like concurrence, magic, and the fidelity distance. In passing, we provide the first determinations of magic in colliders data by analyzing the top-quark pair production at the LHC and the charmonium decays. The significance is well above the $5\sigma$ level in both the cases.
• Abstract（参考訳）: 量子情報法は、コライダー実験における絡み合いやベル非局所性の研究など、高エネルギー物理学に当てはまる。 量子情報観測器は、新しい物理効果を制限するためにも使われている。 我々はこの点を改善するために、トレース距離と忠実度という量子状態を比較するために日常的に使用される量子情報ツールを導入する。 前者は文献で考慮された他の量子情報観測値より優れており、また断面と共に標準モデルから逸脱する可能性の強い境界が得られる。 提案手法のパワーは、新しい物理探索の3つの例で示される。 1つ目は、トップクォークの電磁気双極子モーメントに関係し、量子トモグラフィーと実際の実験データによって計算された最初の境界値が得られる。 他の2つの例はモンテカルロシミュレーションを使用し、ベルの$\tau$ leptonsと将来のコライダーの異常結合の限界を設定する。 これらの新しい物理探索では、トレース距離の感度を、コンカレンス、マジック、忠実度距離といった他の量子情報量と比較する。 通過中、LHCにおけるトップクォーク対生成とチャーモニウム崩壊を分析して、衝突者データにおけるマジックの最初の決定を行う。 どちらの場合も、$5\sigma$よりもはるかに高い。

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