論文の概要: Hybrid quantum-classical simulations of semiclassical gravity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.06511v1
• Date: Fri, 06 Mar 2026 17:48:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-09 13:17:46.312605
• Title: Hybrid quantum-classical simulations of semiclassical gravity
• Title（参考訳）: 半古典重力のハイブリッド量子古典シミュレーション
• Authors: Carlos Fulgado-Claudio, Daniel González-Cuadra, Jose Beltrán Jiménez, Alejandro Bermudez,
• Abstract要約: 本稿では,古典場に結合した相互作用量子場理論における実時間力学シミュレーションのためのハイブリッド量子古典アルゴリズムを提案する。 空間と時間の離散化により、古典的な場の量子場のトロッター化力学をシミュレートする反復的プロトコルを構築する。 我々の研究は、将来の量子場の非摂動相互作用を含む、他の非誘引可能な状態の探索の道を開く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.146761527401424
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We propose a hybrid quantum-classical algorithm for the simulation of real-time dynamics in interacting quantum field theories coupled to classical fields, focusing on the self-consistent estimation of semiclassical backreaction. By discretizing space and time, we construct an iterative protocol that simulates the Trotterized dynamics of the quantum fields subject to the dynamical classical fields. By estimating certain quantum expectation values through a set of projective measurements, we source the equations of motion of the classical fields, and solve them numerically to feed them forward to the quantum simulation in an iterative self-consistent loop. Semiclassical backreaction is relevant in various fields of physics, particularly in cosmology, where quantum matter fluctuations affect the gravitational field dynamics, and a controlled renormalization must be carefully considered to get a sensible continuum limit. We benchmark our algorithm in this context, focusing on scalar-tensor theories of modified gravity exhibiting a chameleon mechanism, such that a light classical scalar field driving cosmic acceleration becomes massive in high-density regions, effectively screening any possible yet unobserved fifth force. By focusing on numerically tractable regimes, we explicitly show the convergence and robustness of our algorithm when considering the continuum limit and the effect of quantum shot noise. Our work paves the way for future experiments exploring other non-tractable regimes, including non-perturbative interactions of the quantum fields and how these can change backreaction and the gravitational dynamics.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,古典場に結合した相互作用量子場理論における実時間力学シミュレーションのためのハイブリッド量子古典的アルゴリズムを提案する。 空間と時間の離散化により、古典場の量子場のトロッター化力学をシミュレートする反復的プロトコルを構築する。 一組の射影測定によって特定の量子期待値を推定することにより、古典場の運動方程式を導出し、それらを数値的に解き、反復的な自己整合ループで量子シミュレーションに転送する。 半古典的なバックリアクションは物理学の様々な分野、特に宇宙論において、量子物質のゆらぎが重力場力学に影響を及ぼし、制御された再正規化は意味のある連続極限を得るために慎重に考慮されなければならない。 この文脈で我々のアルゴリズムをベンチマークし、カメレオン機構を示す修正重力のスカラー・テンソル理論に注目した。 本稿では, 連続限界と量子ショットノイズの影響を考慮した場合のアルゴリズムの収束性とロバスト性を明らかにする。 我々の研究は、量子場の非摂動相互作用や、それらがバックリアクションや重力力学をどのように変化させるかを含む、他の非誘惑的状態の将来の実験の道を開く。

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