論文の概要: Quantum Monte Carlo Simulations for predicting electron-positron pair production via the linear Breit-Wheeler process

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.03953v1
• Date: Wed, 07 Jan 2026 14:07:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-09 02:15:23.581004
• Title: Quantum Monte Carlo Simulations for predicting electron-positron pair production via the linear Breit-Wheeler process
• Title（参考訳）: 線形ブライト・ウィーラー法による電子-陽電子対生成予測のための量子モンテカルロシミュレーション
• Authors: Lucas I. Iñigo Gamiz, Óscar Amaro, Efstratios Koukoutsis, Marija Vranić,
• Abstract要約: 量子モンテカルロを用いて、2つの光子ビームが正面衝突したときに生成されるペアの数を予測できることを実証する。 シミュレーションの精度は、埋め込みと量子状態の初期化に必要な近似によってのみ制限される。 また、我々のアルゴリズムが現在の量子ハードウェアで利用可能であることを示し、理論的な予測に対して最大90%の精度が得られることを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum computing (QC) has the potential to revolutionise the future of scientific simulations. To harness the capabilities that QC offers, we can integrate it into hybrid quantum-classical simulations, which can boost the capabilities of supercomputing by leveraging quantum modules that offer speedups over classical counterparts. One example is quantum Monte Carlo integration, which is theorised to achieve a quadratic speedup over classical Monte Carlo, making it suitable for high-energy physics, strong-field QED, and multiple scientific and industrial applications. In this paper, we demonstrate that quantum Monte Carlo can be used to predict the number of pairs created when two photon beams collide head-on, a problem relevant to high-energy physics and intense laser-matter interactions. The results from the quantum simulations demonstrate high accuracy relative to theoretical predictions. The accuracy of the simulations is only constrained by the approximations required to embed polynomials and to initialise the quantum state. We also demonstrate that our algorithm can be used in current quantum hardware, providing up to 90 % accuracy relative to theoretical predictions. Furthermore, we propose pathways towards integrations with classical simulation codes.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティング(QC)は、科学シミュレーションの未来に革命をもたらす可能性がある。 QCが提供する能力を活用するために、我々はこれをハイブリッド量子古典シミュレーションに統合し、古典的な計算よりもスピードアップを提供する量子モジュールを活用することでスーパーコンピュータの能力を高めることができる。 量子モンテカルロ積分(quantum Monte Carlo integration)は、古典的モンテカルロに対する二次的なスピードアップを達成するために理論化され、高エネルギー物理学、強磁場QED、および複数の科学・工業応用に適合する。 本稿では,2本の光子ビームが直接衝突したときの対数予測に量子モンテカルロを用いることを実証する。 量子シミュレーションの結果は、理論的な予測と比較して高い精度を示す。 シミュレーションの精度は、多項式を埋め込んで量子状態を初期化するために必要な近似によってのみ制限される。 また、我々のアルゴリズムが現在の量子ハードウェアで利用可能であることを示し、理論的な予測に対して最大90%の精度が得られることを示した。 さらに,従来のシミュレーションコードと統合する経路を提案する。

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