論文の概要: A Quantum Computational Determination of the Weak Mixing Angle in the Standard Model

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.18251v1
• Date: Mon, 22 Sep 2025 18:00:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-24 20:41:27.510066
• Title: A Quantum Computational Determination of the Weak Mixing Angle in the Standard Model
• Title（参考訳）: 標準モデルにおける弱混合角度の量子計算による決定
• Authors: Qiaofeng Liu, Ian Low, Zhewei Yin,
• Abstract要約: 非安定化器性(Non-stabilizerness) — マジック — は、古典的コンピュータに対する量子システムの計算上の優位性を特徴付ける。 運動しきい値のないMo ller 散乱 $e-e-to e-e-$ の関数としてマジック生成を計算し、最小化する。 この発見は、標準模型の電弱セクターが計算の観点から最小限の量子資源を生成する傾向があることを示唆している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.688204255655161
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The weak mixing angle $s_W$ is a fundamental constant in the Standard Model (SM) and measured at the $Z$ boson mass to be $\widehat{s}^2_W(m_Z) = 0.23129 \pm 0.00004$ in the $\overline{\rm MS}$ renormalization scheme, where $m_Z=91.2\ \text{GeV}$. On the other hand, non-stabilizerness - the magic - characterizes the computational advantage of a quantum system over classical computers. We consider the production of magic from stabilizer initial states, which carry zero magic, in the 2-to-2 scattering of charged leptons in the SM at the tree level, which is mediated by the photon and the $Z$ boson. Using the second order stabilizer R\'enyi entropy, and averaging over all 60 initial stabilizer states and the scattering angle, we compute and minimize the magic production as a function of $s^2_W$ in the M\o ller scattering $e^-e^-\to e^-e^-$, which is free of kinematic thresholds. At the centre-of-mass energy $\sqrt{s}=m_Z$, there is a unique minimum in magic production at $\mathbf{s}^{2}_W(m_Z)=0.2317$, which agrees with the measured $\widehat{s}^2_W(m_Z)$ at the sub-percent level. At higher energies, the magic-minimizing $\mathbf{s}^{2}_W$ continues to agree with the empirical value at the percent level or better, up to 10 TeV. The finding suggests the electroweak sector of the SM tends to generate minimal quantum resources from the computational viewpoint.
• Abstract（参考訳）: 弱い混合角$s_W$は標準モデル(SM)の基本定数であり、$Z$ボソン質量を$\widehat{s}^2_W(m_Z) = 0.23129 \pm 0.00004$ in the $\overline{\rm MS}$ renormalization scheme, where $m_Z=91.2\ \text{GeV}$とする。 一方、非安定化器性(マジック)は、古典的コンピュータよりも量子システムの計算上の優位性を特徴付けている。 光子とZ$ボソンを媒介としたSMにおける荷電レプトンの2--2散乱において、ゼロマジックを担っている安定化器初期状態からのマジックの生成を考察する。 2次安定化器R'enyiエントロピーを用いて、60個の初期安定化器状態と散乱角を平均化し、M\o ller 散乱 $e^-e^-\to e^-e^-$ の関数としてマジック生成を計算し、最小化する。 中心質量エネルギー $\sqrt{s}=m_Z$ において、マジック生成における一意の最小値は $\mathbf{s}^{2}_W(m_Z)=0.2317$ であり、これは測定された $\widehat{s}^2_W(m_Z)$ に準じる。 高エネルギーでは、マジック最小化$\mathbf{s}^{2}_W$は、最大10TeVまでのパーセント以上の経験値と一致し続けている。 この発見は、SMのエレクトロ弱セクターが計算の観点から最小限の量子資源を生成する傾向があることを示唆している。

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