論文の概要: Time-resolved digital quantum simulation of cosmological particle creation in a de Sitter-radiation transition
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.04099v1
- Date: Sat, 02 May 2026 07:21:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-07 18:41:07.433617
- Title: Time-resolved digital quantum simulation of cosmological particle creation in a de Sitter-radiation transition
- Title（参考訳）: 時間分解デジタル量子シミュレーションによるデ・シッター放射遷移における宇宙粒子の生成
- Authors: Hamzeh Alavirad,
- Abstract要約: 我々は、デシッター放射光FLRW遷移における宇宙粒子生成の時間分解デジタル量子シミュレーションを提案する。
我々は、コンフォメーション・タイムの進化を識別し、短絡回路ブロックのトロッタ化シーケンスとして動的に実装する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present a time-resolved digital quantum simulation of cosmological particle creation in a de~Sitter--radiation FLRW transition. Instead of compiling only the final Bogoliubov transformation into a one-shot circuit, we discretize the conformal-time evolution and implement the dynamics as a Trotterized sequence of short-time circuit blocks. This formulation gives access not only to the late-time particle number, but also to the build-up of fixed-basis pair occupation during the non-adiabatic transition. Using a four-qubit single-excitation encoding for a momentum pair $(+\mathbf{k},-\mathbf{k})$, we compare matrix-Trotter evolution, noiseless statevector simulation, finite-shot Qiskit Aer simulation, and a shallow $N=1$ IBM hardware implementation. The simulator results are consistent with the analytic sudden-transition benchmark $n_k=1/[4(kη_e)^4]$ in the controlled single-excitation regime. The IBM experiment demonstrates execution of the shallow circuit block, but exhibits a residual hardware error of order $10^{-2}$, indicating that quantitative hardware reconstruction of the particle spectrum remains beyond current NISQ performance.
- Abstract（参考訳）: 我々は、デ・シッター放射光FLRW遷移における宇宙粒子生成の時間分解デジタル量子シミュレーションを提案する。
最終ボゴリューボフ変換のみをワンショット回路にコンパイルする代わりに、共形時間進化を識別し、短時間回路ブロックのトロッタ化シーケンスとして動的に実装する。
この定式化は、遅延時間粒子数だけでなく、非断熱遷移中の固定基底対の占有の蓄積にもアクセスを与える。
運動量対 $(+\mathbf{k},-\mathbf{k})$ の 4 ビット単一励起符号化を用いて、行列・トロッター進化、ノイズレス状態ベクトルシミュレーション、有限ショットカイスキットAerシミュレーション、浅い$N=1$ IBM ハードウェア実装を比較した。
シミュレーション結果は、制御された単一励起系において、解析的急速遷移ベンチマーク $n_k=1/[4(kη_e)^4]$ と一致する。
IBM実験は浅い回路ブロックの実行を実証するが、10^{-2}$の残留ハードウェアエラーを示し、粒子スペクトルの定量的ハードウェア再構成が現在のNISQ性能を超えていることを示している。
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