論文の概要: Collective Neutrino Oscillations in Three Flavors on Qubit and Qutrit Processors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.00607v1
• Date: Sat, 01 Mar 2025 20:25:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-05 19:13:39.024552
• Title: Collective Neutrino Oscillations in Three Flavors on Qubit and Qutrit Processors
• Title（参考訳）: 量子および量子プロセッサ上での3つの特性における集団ニュートリノ振動
• Authors: Luca Spagnoli, Noah Goss, Alessandro Roggero, Ermal Rrapaj, Michael J. Cervia, Amol V. Patwardhan, Ravi K. Naik, A. Baha Balantekin, Ed Younis, David I. Santiago, Irfan Siddiqi, Sheakha Aldaihan,
• Abstract要約: 集団ニュートリノのフレーバー振動は、核崩壊型超新星のダイナミックな進化とその後の地球観測を理解する上で最も重要なものである。 我々は3つのフレーバーすべてに量子ビットと量子ビットのエンコーディングを提供し、時間発展のための最適化された量子回路を開発し、トロッター誤差を解析する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 31.217959816935185
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• Abstract: Collective neutrino flavor oscillations are of primary importance in understanding the dynamic evolution of core-collapse supernovae and subsequent terrestrial detection, but also among the most challenging aspects of numerical simulations. This situation is complicated by the quantum many-body nature of the problem due to neutrino-neutrino interactions which demands a quantum treatment. An additional complication is the presence of three flavors, which often is approximated by the electron flavor and a heavy lepton flavor. In this work, we provide both qubit and qutrit encodings for all three flavors, and develop optimized quantum circuits for the time evolution and analyze the Trotter error. We conclude our study with a hardware experiment of a system of two neutrinos with superconducting hardware: the IBM Torino device for qubits and AQT device for qutrits. We find that error mitigation greatly helps in obtaining a signal consistent with simulations. While hardware results are comparable at this stage, we expect the qutrit setup to be more convenient for large-scale simulations since it does not suffer from probability leakage into nonphsycial qubit space, unlike the qubit setup.
• Abstract（参考訳）: 集団ニュートリノのフレーバー振動は、核崩壊型超新星の動的進化とその後の地球観測を理解する上で最も重要なものであり、数値シミュレーションの最も難しい側面でもある。 この状況は、量子処理を必要とするニュートリノ-ニュートリノ相互作用による問題の量子多体の性質によって複雑である。 さらに、電子フレーバーと重いレプトンフレーバーによって近似される3つのフレーバーが存在する。 本研究では,3つのフレーバーに量子ビットと量子ビットのエンコーディングを提供し,時間発展のための最適化された量子回路を開発し,トロッター誤差を解析する。 我々は,量子ビット用IBM Torinoデバイスと量子ビット用AQTデバイスという,超伝導ハードウェアを用いた2つのニュートリノ系のハードウェア実験により,本研究を締めくくった。 誤差軽減はシミュレーションと整合した信号を得るのに大いに役立ちます。 ハードウェアの結果はこの段階で比較できるが、量子ビットのセットアップとは異なり、確率リークに悩まされないため、大規模なシミュレーションではより便利であると期待する。

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