論文の概要: Observation of Robust and Coherent Non-Abelian Hadron Dynamics on Noisy Quantum Processors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.18080v1
• Date: Fri, 20 Feb 2026 09:09:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-23 18:01:41.274496
• Title: Observation of Robust and Coherent Non-Abelian Hadron Dynamics on Noisy Quantum Processors
• Title（参考訳）: ノイズ量子プロセッサ上のロバスト・コヒーレント非アベリアンハドロンダイナミクスの観測
• Authors: Fran Ilčić, Ritajit Majumdar, Emil Mathew, Nathan Earnest-Noble, Indrakshi Raychowdhury,
• Abstract要約: 本研究では、156量子ビットIBM超伝導プロセッサを用いた1+1$次元SU(2)格子ゲージ理論におけるハドロン力学の量子シミュレーションを報告する。 抑止子音の持続円錐伝播と早期の呼吸モードを示す内振動の観察に成功した。 その結果、短期量子ハードウェア上で非アベリア力学をシミュレートするためのスケーラブルな経路が確立された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The real-time evolution of strongly interacting matter remains a frontier of fundamental physics, as classical simulations are hampered by exponential Hilbert space growth and entanglement-driven bottlenecks in tensor networks. This study reports the quantum simulation of hadron dynamics within a $(1+1)$-dimensional SU(2) lattice gauge theory using a 156-qubit IBM superconducting processor. Leveraging a hardware-efficient Loop-String-Hadron (LSH) encoding, we simulate the dynamics of the physical degrees of freedom on a $60$-site lattice in the weak-coupling regime, as a crucial step toward the continuum limit. We successfully observe the light-cone propagation of a confined meson and internal oscillations indicative of early-time hadronic breathing modes. Notably, these high-fidelity results were obtained directly from the quantum data via a differential measurement protocol, together with measurement error mitigation, demonstrating a robust pathway for large-scale simulations even on noisy hardware. To validate the results, we benchmarked the quantum algorithm and outcome from the quantum processor against state-of-the-art approximated classical algorithms using CPU -- based on tensor network methods and Pauli propagation method, respectively. Furthermore, we provide a quantitative comparison demonstrating that as the system approaches the weak-coupling or the continuum limit, the quantum processor maintains a consistent structural robustness where classical tensor networks and Pauli propagation methods encounter an onset of exponential complexity or symmetry violations as an artifact of approximation in the algorithm. These results establish a scalable pathway for simulating non-Abelian dynamics on near-term quantum hardware and mark a critical step toward achieving a practical quantum advantage in high-energy physics.
• Abstract（参考訳）: 強い相互作用を持つ物質のリアルタイム進化は、テンソルネットワークにおける指数的ヒルベルト空間の成長と絡み合い駆動のボトルネックによって古典的なシミュレーションが妨げられるため、基礎物理学のフロンティアのままである。 本研究では、156キュービットのIBM超伝導プロセッサを用いた1+1$次元SU(2)格子ゲージ理論におけるハドロン力学の量子シミュレーションを報告する。 ハードウェア効率のよいLoop-String-Hadron (LSH)エンコーディングを利用することで、弱い結合状態における60ドルのサイト格子上の物理自由度のダイナミクスを、連続極限への決定的なステップとしてシミュレートする。 初期ハドロン呼吸様式を示す中子音の光円錐伝播と内部振動の観察に成功した。 特に、これらの高忠実度結果は、差分測定プロトコルを介して直接、測定誤差軽減とともに、ノイズの多いハードウェアでも大規模なシミュレーションを行うための堅牢な経路を実証した。 結果を検証するため, テンソルネットワーク法とパウリ伝搬法を基本とした, 最先端の近似古典アルゴリズムに対して, 量子アルゴリズムと量子プロセッサの結果をベンチマークした。 さらに,従来のテンソルネットワークやパウリ伝搬法がアルゴリズムの近似の成果として指数関数的複雑性や対称性違反の開始に直面する場合,量子プロセッサは,弱結合あるいは連続極限に近づくにつれて,一貫した構造的堅牢性を維持することを示す定量的比較を行った。 これらの結果は、短期量子ハードウェア上の非アベリア力学をシミュレートするためのスケーラブルな経路を確立し、高エネルギー物理学において実用的な量子優位性を達成するための重要なステップを示す。

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