論文の概要: Towards Quantum Simulation of Rotating Nuclei using Quantum Variational Algorithms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.18059v1
• Date: Sun, 22 Jun 2025 15:00:57 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-24 19:06:36.723895
• Title: Towards Quantum Simulation of Rotating Nuclei using Quantum Variational Algorithms
• Title（参考訳）: 量子変分アルゴリズムによる回転核の量子シミュレーションに向けて
• Authors: Dhritimalya Roy,
• Abstract要約: 量子変分アルゴリズム(QVA)は、量子多体系をシミュレートする強力なツールになりつつある。 本研究では,QVAのスキーマモデルシミュレーションへの応用について検討する。
• 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: Quantum variational algorithms (QVAs) are becoming increasingly potent tools for simulating quantum many-body systems, in particular, on noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices. The application of QVAs, more especially the Variational Quantum Eigensolver (VQE), to schematic model simulation is examined in this work. The cranked Nilsson-Strutinsky (CNS) framework serves as a foundation for comprehending high-spin phenomena in deformed nuclei. Using single-particle level spacings, pairing correlations, cranking (rotational) terms, and particle-number conservation, we build five increasingly complex CNS-like models. Quantum-classical hybrid procedures are used to solve these Hamiltonians after mapping them to qubit operators. Key metrics such as ground state energy, angular momentum expectation values $J_x$, and entanglement entropy are used to compare the results to exact diagonalization (ED). With variational errors typically $<0.005$, our results show agreement in energy and angular momentum predictions. Notably, we find slight variances in entanglement entropy between the ED and VQE results, which are influenced by numerical precision and ansatz expressivity. These results open the door to investigating larger, more realistic CNS-type systems through more expressive ansatz and validate the use of variational quantum algorithms in modelling rotational nuclear structure.
• Abstract（参考訳）: 量子変動アルゴリズム(QVA)は、量子多体系、特にノイズの多い中間スケール量子(NISQ)デバイスをシミュレートする強力なツールになりつつある。 本稿では,QVA,特に変分量子固有解法(VQE)のモデルシミュレーションへの応用について検討する。 クランクされたニルソン・ストラチンスキー(英語版)(CNS)フレームワークは、変形した核における高スピン現象の理解の基礎となる。 単一粒子レベルの間隔、ペア相関、階数(回転)項、粒子数保存を用いて、より複雑な5つのCNS様モデルを構築する。 量子古典ハイブリッドプロシージャは、これらのハミルトニアンを量子ビット作用素に写像した後、これらの問題を解くために用いられる。 基底状態エネルギー、角運動量期待値$J_x$、エンタングルメントエントロピーなどの重要な指標を用いて、結果を正確な対角化(ED)と比較する。 変分誤差を通常$<0.005$とすると、エネルギーと角運動量予測の一致が示される。 特に,EDとVQEのエンタングルメントエントロピーは,数値的精度とアンサッツ表現率の影響を受けやすい。 これらの結果は、より表現力のあるアンサッツを通してより大きくより現実的なCNS型システムを調査し、回転核構造をモデル化するための変分量子アルゴリズムの使用を検証するための扉を開く。

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