論文の概要: Quantum Simulation of Nuclear Dynamics in First Quantization
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.22814v1
- Date: Wed, 30 Jul 2025 16:31:49 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-31 16:14:18.331979
- Title: Quantum Simulation of Nuclear Dynamics in First Quantization
- Title(参考訳): 第一量子化における核動力学の量子シミュレーション
- Authors: Luca Spagnoli, Chiara Lissoni, Alessandro Roggero,
- Abstract要約: 我々は、第1量子化において、完全なリードing Order (LO) ピオンレスハミルトニアン(英語版)を用いて核力学を研究するためのリソース要件を初めて完全に特徴づける。
低エネルギー核散乱の興味深いシミュレーションは、数千万のTゲートと数百の論理量子ビットで達成可能である。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 44.99833362998488
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The study of real time dynamics of nuclear systems is of great importance to provide theoretical predictions of cross sections relevant for both terrestrial experiments as well as applications in astrophysics. First principles simulations of these dynamical processes is however hindered by an exponential cost in classical resources and the possibility of performing scalable simulations using quantum computers is currently an active field of research. In this work we provide the first complete characterization of the resource requirements for studying nuclear dynamics with the full Leading Order (LO) pionless EFT Hamiltonian in first quantization employing simulation strategies using both product formulas as well as Quantum Signal Processing. In particular, we show that time evolution of such an Hamiltonian can be performed with polynomial resources in the number of particles, and logarithmic resources in the number of single-particle basis states. This result provides an exponential improvement compared with previous work on the same Hamiltonian model in second quantization. We find that interesting simulations for low energy nuclear scattering could be achievable with tens of millions of T gates and few hundred logical qubits suggesting that the study of simple nuclear reactions could be amenable for early fault tolerant quantum platforms.
- Abstract(参考訳): 核系のリアルタイム力学の研究は、地上実験と天体物理学への応用の両方に関連する断面の理論的予測を提供することが非常に重要である。
しかしながら、これらの動的プロセスの第一原理シミュレーションは古典的資源の指数的なコストによって妨げられ、量子コンピュータを用いたスケーラブルなシミュレーションの実行は、現在活発な研究分野である。
本研究は,第1次量子化において,第1次量子化法において,第2次量子化法と第2次量子化法と第2次量子化法を用いて,核動力学研究のための資源要求の完全な評価を行うものである。
特に、そのようなハミルトニアンの時間的進化は、粒子数における多項式資源と、単一粒子基底状態の数における対数資源で実現できることを示す。
この結果は、第2量子化における同じハミルトンモデルに関する以前の研究と比較して指数関数的な改善をもたらす。
低エネルギー核散乱の興味深いシミュレーションは、数千万のTゲートと数百の論理量子ビットで達成可能であること、そして単純な核反応の研究が早期のフォールトトレラント量子プラットフォームで実現可能であることを示唆している。
関連論文リスト
- Quantum simulations of nuclear resonances with variational methods [1.740992908651449]
この研究は、非エルミート・ハミルトニアンと互換性のある変分フレームワークを開発することで、量子アルゴリズムを用いて核共鳴をシミュレートすることを目的としている。
複雑なスケーリング手法を用いて、古典的な共鳴位置を抽出し、2段階のアルゴリズムを用いて量子シミュレーションに適応する。
その結果、核系の共鳴現象をシミュレートするためのスケーラブルで効率的な量子フレームワークが確立された。
論文 参考訳(メタデータ) (2025-04-16T01:01:56Z) - Fourier Neural Operators for Learning Dynamics in Quantum Spin Systems [77.88054335119074]
ランダム量子スピン系の進化をモデル化するためにFNOを用いる。
量子波動関数全体の2n$の代わりに、コンパクトなハミルトン観測可能集合にFNOを適用する。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-09-05T07:18:09Z) - Ab initio extended Hubbard model of short polyenes for efficient quantum computing [0.0]
本稿では,ab initioダウンフォールディング法により導出される拡張ハバード・ハミルトンを導入することを提案する。
ab initio拡張ハバード・ハミルトンは量子コンピュータを用いた量子化学計算において大きな可能性を秘めている可能性がある。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-04-02T04:13:09Z) - Neutron-nucleus dynamics simulations for quantum computers [49.369935809497214]
一般ポテンシャルを持つ中性子核シミュレーションのための新しい量子アルゴリズムを開発した。
耐雑音性トレーニング法により、ノイズの存在下でも許容される境界状態エネルギーを提供する。
距離群可換性(DGC)と呼ばれる新しい可換性スキームを導入し、その性能をよく知られたqubit-commutativityスキームと比較する。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-02-22T16:33:48Z) - Programmable Simulations of Molecules and Materials with Reconfigurable
Quantum Processors [0.3320294284424914]
モデルスピンハミルトニアンで表現できる強い相関量子系のシミュレーションフレームワークを導入する。
提案手法は、再構成可能な量子ビットアーキテクチャを利用して、リアルタイムなダイナミクスをプログラム的にシミュレートする。
本稿では, この方法を用いて, 多核遷移金属触媒と2次元磁性材料のキー特性を計算する方法について述べる。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-12-04T19:00:01Z) - A quantum-classical co-processing protocol towards simulating nuclear
reactions on contemporary quantum hardware [0.0]
本稿では,空間座標の時間的発展を古典的プロセッサ上で行うリアルタイム力学シミュレーションのためのコプロセッシングアルゴリズムを提案する。
このハイブリッドアルゴリズムは、ローレンス・バークレー国立研究所のAdvanced Quantum Testbedで実行される2つの中性子の散乱の量子シミュレーションによって実証される。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-02-13T22:48:06Z) - Nuclear two point correlation functions on a quantum-computer [105.89228861548395]
我々は、現在の量子ハードウェアとエラー軽減プロトコルを使用して、高度に単純化された核モデルに対する応答関数を計算する。
この研究では、現在の量子ハードウェアとエラー軽減プロトコルを用いて、4つの格子上に3つの区別可能な核子を持つ2次元のフェルミ・ハバードモデルに対する応答関数を計算する。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-11-04T16:25:33Z) - Spectral density reconstruction with Chebyshev polynomials [77.34726150561087]
厳密な誤差推定で有限エネルギー分解能の制御可能な再構成を行う方法を示す。
これは、核と凝縮物質物理学における将来の応用の道を開くものである。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-10-05T15:16:13Z) - Engineering analog quantum chemistry Hamiltonians using cold atoms in
optical lattices [69.50862982117127]
数値的なアナログシミュレータの動作条件をベンチマークし、要求の少ない実験装置を見出す。
また、離散化と有限サイズ効果により生じるシミュレーションの誤差についてより深く理解する。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-11-28T11:23:06Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト(すべての情報・翻訳含む)の品質を保証せず、本サイト(すべての情報・翻訳含む)を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。