論文の概要: Antisymmetrization of composite fermionic states for quantum simulations of nuclear reactions in first-quantization mapping

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.16138v1
• Date: Thu, 18 Dec 2025 03:50:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-19 18:10:31.901414
• Title: Antisymmetrization of composite fermionic states for quantum simulations of nuclear reactions in first-quantization mapping
• Title（参考訳）: 第一量子化マッピングにおける核反応の量子シミュレーションのための複合フェルミオン状態のアンチ対称性化
• Authors: Ionel Stetcu,
• Abstract要約: 空間的に分離されたターゲット・プロジェクタシステムのアンチ対称性化のための第一量子化決定論的アルゴリズムを提案する。 この方法は、2つの独立に非対称化された多体状態の積から完全に反対称な波動関数を構成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: I present a first-quantization deterministic algorithm for antisymmetrizing a spatially separated target-projectile system containing $N_T$ and $N_p$ identical fermions, respectively. The method constructs a fully antisymmetric wavefunction from the product of two independently antisymmetrized many-body states, each of which may be a superposition of Slater determinants. The algorithm uses a Dicke-state ancilla register that coherently encodes all one-particle exchange channels between the two subsystems, and, crucially, requires only single-particle swaps to generate the full antisymmetric structure. A total of $O(N_T N_p)$ single-particle exchanges are needed, with up to $N_p$ of them implemented in parallel, if an additional $N_p$ ancillae are used. The correct fermionic phase is incorporated through application of $Z$ gates on $N_T$ ancillae, after which the ancilla register is efficiently uncomputed using a compact sequence of controlled operations. This construction provides a nontrivial and scalable protocol for preparing fully antisymmetric states in reaction and scattering simulations, significantly expanding the range of systems that can be addressed with first-quantized quantum algorithms.
• Abstract（参考訳）: N_T$ と$N_p$ の同一フェルミオンを含む空間的に分離されたターゲット・プロジェクタシステムに対して,第一量子化決定論的アルゴリズムを提案する。 この方法は、2つの独立に非対称化された多体状態の積から完全に反対称な波動関数を構成し、それぞれがスレーター行列式の重畳である。 このアルゴリズムはDicke状態のアンシラレジスタを使用し、2つのサブシステム間の1粒子交換チャネルをコヒーレントに符号化し、重要なことに完全な非対称構造を生成するために1粒子交換だけを必要とする。 合計$O(N_T N_p)$単一粒子交換が必要であり、追加の$N_p$アンシラを使用する場合、最大$N_p$が並列に実装される。 正しいフェルミオン相は、$N_T$アンシラに$Z$ゲートを適用して組み込まれ、その後、制御された操作のコンパクトなシーケンスを用いて、アンシラレジスタを効率よく非計算する。 この構造は、反応や散乱シミュレーションにおいて完全に非対称な状態を作成するための非自明でスケーラブルなプロトコルを提供し、第一量子化量子アルゴリズムで対処できるシステムの範囲を著しく拡大する。

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