論文の概要: Towards Quantum Simulation of Meson Scattering in a Z2 Lattice Gauge Theory

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.21240v1
• Date: Tue, 27 May 2025 14:19:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-28 17:05:58.715805
• Title: Towards Quantum Simulation of Meson Scattering in a Z2 Lattice Gauge Theory
• Title（参考訳）: Z2格子ゲージ理論における中間子散乱の量子シミュレーションに向けて
• Authors: Yahui Chai, Yibin Guo, Stefan Kühn,
• Abstract要約: 本研究では, (1+1)-次元Z2格子ゲージ理論における中間子散乱について検討する。 量子部分空間展開(QSE)アプローチを用いてメソニック波パケットを構築し,高忠実度中間子生成演算子を得る。 本研究は, 短期量子デバイスにおける非弾性中間子散乱のシミュレーションの可能性を示すものである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Scattering processes are fundamental for understanding the structure of matter. At the same time, simulating the real-time dynamics of scattering processes on classical computers is challenging. Quantum computing offers a promising avenue for efficiently simulating such phenomena. In this work, we investigate meson scattering in a (1+1)-dimensional Z2 lattice gauge theory with staggered fermions. We construct mesonic wave packets using a quantum subspace expansion (QSE) approach to obtain high-fidelity meson creation operators. Using these, we propose an efficient quantum circuit decomposition for meson wave packet preparation using Givens rotations. Our approach significantly reduces the circuit depth compared to previous methods. Simulating the time evolution of wave packets classically with Tensor Networks, we observed both elastic and inelastic scattering and provide a detailed analysis of energy transfer, entanglement entropy, and particle production. Our results demonstrate the feasibility of simulating inelastic meson scattering on near-term quantum devices and provide insights into meson dynamics in confining gauge theories.
• Abstract（参考訳）: 散乱過程は物質の構造を理解するための基礎である。 同時に、従来のコンピュータ上での散乱過程のリアルタイムダイナミクスのシミュレーションも困難である。 量子コンピューティングは、そのような現象を効率的にシミュレートするための有望な道を提供する。 本研究では, (1+1)-次元Z2格子ゲージ理論における中間子散乱について検討する。 量子部分空間展開(QSE)アプローチを用いてメソニック波パケットを構築し,高忠実度中間子生成演算子を得る。 そこで本研究では,メソンウェーブパケット作成のためのアジェンダ回転を用いた効率的な量子回路分解法を提案する。 提案手法は,従来の手法に比べて回路深度を著しく低減する。 テンソルネットワークで古典的に波長パケットの時間変化をシミュレーションし、弾性散乱と非弾性散乱の両方を観察し、エネルギー移動、絡み合いエントロピー、粒子生成の詳細な解析を行った。 本研究は, 近距離量子デバイスにおける非弾性中間子散乱のシミュレーションの実現可能性を示し, 凝縮ゲージ理論における中間子ダイナミクスの洞察を与えるものである。

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