論文の概要: Quantum simulating multi-particle processes in high energy nuclear physics: dijet production and color (de)coherence

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.11616v1
• Date: Mon, 13 Apr 2026 15:22:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-14 20:13:16.64857
• Title: Quantum simulating multi-particle processes in high energy nuclear physics: dijet production and color (de)coherence
• Title（参考訳）: 高エネルギー核物理学における多粒子過程の量子シミュレーション--ジジェット生成と色(デ)コヒーレンス
• Authors: João Barata, Meijian Li, Wenyang Qian, Carlos A. Salgado, João M. Silva,
• Abstract要約: 高エネルギー衝突におけるハード散乱は、崩壊したハドロンカスケードに分解する非常に仮想的な粒子を生成する。 我々は量子シミュレーション技術を用いて、粒子間断面積を量子回路にマッピングすることで、そのような環境下での多粒子プロセスを計算する。 これはQCDメディアにおける多粒子ダイナミクスの研究に量子情報科学手法を適用するための体系的な基盤を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.09786690381850355
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Hard scattering events in high-energy collisions produce highly virtual partons that subsequently fragment into collimated hadronic cascades. When such partonic showers evolve in a QCD medium, as in deep-inelastic scattering or heavy-ion collisions, the resulting multi-particle distributions encode information about the surrounding matter. Decades of theoretical developments have led to a consistent and order-by-order improvable perturbative description of the shower. This description needs, however, the non-perturbative input that encodes the structure of the hadronic matter. The determination of such input remains challenging within conventional computational approaches, thereby limiting the applicability of the approach. In this work, we develop a framework that employs quantum simulation techniques to compute multi-particle processes in such environments by mapping partonic cross-sections to quantum circuits. As benchmarks, we analyze dipole formation and the QCD antenna radiation pattern at leading order in the strong coupling constant, comparing the results with analytic estimates in simplified limits. The quantum circuit formulation here introduced naturally extends to higher perturbative orders and enables amplitude-level computations in complex matter backgrounds. This provides a systematic foundation for applying quantum information science methods to study multi-particle dynamics in QCD media.
• Abstract（参考訳）: 高エネルギー衝突におけるハード散乱は、後に崩壊したハドロンカスケードに分解される非常に仮想的な粒子を生成する。 深い非弾性散乱や重イオン衝突のようなQCD媒体でこのような粒子シャワーが進化すると、結果として生じる多粒子分布は周囲の物質に関する情報を符号化する。 理論的な発展の年月が経ち、一貫した秩序の順応可能なシャワーの摂動的な説明が導かれた。 しかし、この記述にはハドロン物質の構造を符号化する非摂動的な入力が必要である。 このような入力の判定は、従来の計算手法では依然として困難であり、それによってアプローチの適用性が制限される。 本研究では,粒子間断面積を量子回路にマッピングすることで,そのような環境下での多粒子プロセスの計算に量子シミュレーション技術を用いるフレームワークを開発する。 ベンチマークでは, 双極子形成とQCDアンテナ放射パターンを強い結合定数で先行的に解析し, 簡易な限界における解析的推定値と比較した。 ここで導入された量子回路の定式化は、自然に高い摂動順序に拡張し、複雑な物質背景における振幅レベルの計算を可能にする。 これはQCDメディアにおける多粒子ダイナミクスの研究に量子情報科学手法を適用するための体系的な基盤を提供する。

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