論文の概要: Quantum simulation of strong Charge-Parity violation and Peccei-Quinn mechanism

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.13049v1
• Date: Mon, 15 Dec 2025 07:18:23 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-16 17:54:56.57014
• Title: Quantum simulation of strong Charge-Parity violation and Peccei-Quinn mechanism
• Title（参考訳）: 強電荷-パリティ違反の量子シミュレーションとペッキー-クイン機構
• Authors: Le Bin Ho,
• Abstract要約: 量子クロモダイナミックス(Quantum Chromodynamics)は、電荷-パリティ対称性に反する位相的項を認めるが、実験により、ほぼゼロであることを示している。 QCDラグランジアンのハミルトン表現を導出し、その(1+1)次元シュウィンガーモデル類似体を構築する。 力学軸場の導入は系を = 0 へ駆動し、ペッキー・クィン機構を実現することを示す。
• 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 Chromodynamics (QCD) admits a topological θ-term that violates Charge-Parity (CP) symmetry, yet experimental indicate that θ is nearly zero. To investigate this discrepancy in a controlled setting, we derive the Hamiltonian representation of the QCD Lagrangian and construct its (1+1)-dimensional Schwinger-model analogue. By encoding fermionic and gauge degrees of freedom into qubits using the Jordan-Wigner and quantum-link schemes, we obtain a compact Pauli Hamiltonian that retains the relevant topological vacuum structure. Ground states are prepared using a feedback-based quantum optimization protocol, enabling numerical evaluation of the vacuum energy E0(θ) on a few-qubit simulator. Our results show a displaced vacuum at nonzero θin agreement with strong-interaction expectations, and demonstrate that introducing a dynamical axion field drives the system toward θ= 0, thereby realizing the Peccei-Quinn mechanism within a minimal quantum simulation. These results illustrate how quantum hardware can examine symmetry violation and its dynamical resolution in gauge theories.
• Abstract（参考訳）: QCD(Quantum Chromodynamics)は、電荷-パリティ対称性に反する位相的θ項を認めるが、実験的にはθがほぼゼロであることを示している。 制御された環境でこの相違性を調べるために、QCDラグランジアンのハミルトン表現を導出し、その(1+1)次元シュウィンガーモデル類似体を構築する。 ジョルダン・ウィグナースキームと量子リンクスキームを用いてフェルミオンおよびゲージ自由度を量子ビットに符号化することにより、関連する位相真空構造を保持するコンパクトなパウリ・ハミルトニアンを得る。 数量子ビットシミュレータ上での真空エネルギーE0(θ)の数値評価を可能にするフィードバックベースの量子最適化プロトコルを用いて基底状態を作成する。 以上の結果から, 強い相互作用を期待する非ゼロのθinで真空が変位していることが示され, 動的軸索場を導入することにより, 極小量子シミュレーションにおいてペッキー・クィン機構が実現されることを示した。 これらの結果は、量子ハードウェアがゲージ理論における対称性の破れとその動的分解能をいかに調べることができるかを示す。

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