論文の概要: Entanglement and magic on the light-front
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.10777v1
- Date: Mon, 14 Jul 2025 20:03:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-16 19:46:02.874203
- Title: Entanglement and magic on the light-front
- Title（参考訳）: 光前線における絡み合いと魔法
- Authors: Sam Alterman, Peter J. Love,
- Abstract要約: 我々は,光前(LF)とインスタントフォーム(IF)ハミルトニアンで定式化された量子シミュレーションによって,絡み合いと魔法が異なる利用方法を示す。
LF基底状態の単純さは、必要な量子資源を少なくする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.09208007322096534
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In the light-front (LF) formulation of quantum field theory (QFT), physics is formulated from the perspective of a massless observer necessarily traveling at the speed of light. The LF formulation provides an alternative computational approach to lattice gauge theory, and has recently been investigated as a future application of quantum computers. A natural question is how quantum resources such as entanglement and contextuality amongst physical qubits in the laboratory are utilized in LF simulations of QFTs. We use the (1+1)D transverse-field Ising model to explore this question. We derive the LF energy operator that generates the LF dynamics of the system, which is distinct from the instant-form (IF) Hamiltonian. We find that while the eigenstates of the IF Hamiltonian exhibit pairwise entanglement between positive and negative momenta in IF momentum-space, the eigenstates of the LF Hamiltonian are separable in LF momentum-space. We then calculate the momentum-space magic of the IF-momentum-space ground state and show that it always requires more magic to prepare than the LF-momentum-space ground state. At the quantum critical point, corresponding to a massless free fermion, both LF and IF ground states are stabilizers, but the LF ground state is separable in LF momentum-space while the IF ground state is a product of maximally entangled pairs in IF momentum-space. These results show that quantum resources such as entanglement and magic are utilized differently by quantum simulations formulated in LF and IF, and that the simplicity of the LF ground state results in fewer required quantum resources.
- Abstract（参考訳）: 量子場理論(QFT)の光前線(LF)の定式化において、物理学は光速で必然的に移動する質量を持たない観測者の視点から定式化される。
LFの定式化は格子ゲージ理論に代替的な計算手法を提供し、近年量子コンピュータの将来の応用として研究されている。
自然の疑問は、QFTのLFシミュレーションにおいて、実験室内の物理量子ビット間の絡み合いや文脈性などの量子資源がどのように利用されるかである。
1+1)D逆場イジングモデルを用いてこの問題を探索する。
系のLFダイナミクスを生成するLFエネルギー演算子を導出するが、これは即時形(IF)ハミルトニアンとは異なる。
IFハミルトニアンの固有状態は、IF運動量空間における正のモーメントと負のモーメントの間の対の絡み合いを示すが、LFハミルトニアンの固有状態はLF運動量空間において分離可能である。
次に、IFモメンタム空間基底状態の運動量-空間魔法を計算し、LFモメンタム空間基底状態よりも常に準備に多くの魔法を必要とすることを示す。
質量のない自由フェルミオンに対応する量子臨界点において、LFとIF基底状態は安定であるが、LF基底状態はLF運動量空間で分離可能であり、IF基底状態はIF運動量空間で最大に絡み合ったペアの積である。
これらの結果は, LF と IF で定式化された量子シミュレーションによって, 絡み合いや魔法などの量子資源を異なる用途で利用し, LF 基底状態の単純さは, 必要な量子資源を少なくすることを示した。
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