論文の概要: Qumode Tensor Networks for False Vacuum Decay in Quantum Field Theory
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.17388v1
- Date: Fri, 20 Jun 2025 18:00:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-24 19:06:36.395869
- Title: Qumode Tensor Networks for False Vacuum Decay in Quantum Field Theory
- Title（参考訳）: 量子場理論における偽真空減衰のためのクモドテンソルネットワーク
- Authors: Steven Abel, Michael Spannowsky, Simon Williams,
- Abstract要約: 自己干渉型スカラーQFTにおける偽真空崩壊のハミルトニアンシミュレーションのための新しい手法を提案する。
提案手法は,非平衡スカラーQFT現象のスケーラブルなフレームワークとしてキューモードネットワークを確立する。
- 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: False vacuum decay in scalar quantum field theory (QFT) plays a central role in cosmology and particle physics but has remained intractable for classical simulation due to its non-perturbative, highly entangled dynamics. We present a novel method for Hamiltonian simulation of false-vacuum decay in a self-interacting scalar QFT, based on a spatial discretisation into a lattice of bosonic modes. Each mode has a continuous or quasi-continuous local Hilbert space whose dimension is large enough to capture the self-interactions in the Hamiltonian. We refer to these local modes generically as ``qumodes'', echoing the ideal case in which the lattice would be realised on a continuous-variable quantum computer. Here we show that the same framework can be implemented on a tensor network, in which case the qumodes are quasi-continuous, corresponding to the local sites of the network having a very high dimensional Hilbert space. Using a time-evolving block decimation algorithm with Trotterised time evolution, we capture the real-time dynamics of the scalar field. In (1+1)-dimensions, we initialise a metastable vacuum and observe the coherent entanglement growth that seeds true-vacuum bubble nucleation. Our approach establishes the qumode network as a scalable framework for non-equilibrium scalar QFT phenomena and paves the way for higher-dimensional studies and continuous-variable quantum computing implementations.
- Abstract（参考訳）: スカラー量子場理論 (QFT) における偽真空崩壊は、宇宙論や粒子物理学において中心的な役割を果たすが、その非摂動的、高絡み合いのダイナミクスのために古典的なシミュレーションでは魅力的な存在である。
自己干渉型スカラーQFTにおける擬似真空崩壊のハミルトニアンシミュレーションを, ボソニックモードの格子への空間的離散化に基づいて提案する。
各モードは連続あるいは準連続な局所ヒルベルト空間を持ち、その次元はハミルトニアンの自己相互作用を捉えるのに十分大きい。
我々はこれらの局所モードを一般に '`qumodes'' と呼び、格子が連続変数の量子コンピュータ上で実現される理想的な場合を反映している。
ここでは、同じフレームワークをテンソルネットワーク上で実装できることを示し、その場合、クァモッドは準連続であり、非常に高次元ヒルベルト空間を持つネットワークの局所的位置に対応する。
時間発展的ブロックデシミテーションアルゴリズムを用いて、スカラー場のリアルタイムダイナミクスをキャプチャする。
1+1)次元では、準安定真空を初期化し、真真空気泡核生成の種子のコヒーレントエンタングルメント成長を観察する。
提案手法は,非平衡スカラーQFT現象のスケーラブルなフレームワークとしてキューモードネットワークを確立し,高次元研究や連続変数量子コンピューティング実装への道を開く。
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