論文の概要: Quantum Simulation of Nucleon-Antinucleon Interaction in Large-$N$ QCD$_2$ on an IBM Quantum Nighthawk Processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.02574v1
• Date: Mon, 01 Jun 2026 17:58:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-02 21:34:32.566318
• Title: Quantum Simulation of Nucleon-Antinucleon Interaction in Large-$N$ QCD$_2$ on an IBM Quantum Nighthawk Processor
• Title（参考訳）: IBM量子ナイトホークプロセッサ上での大容量N$QCD$_2$における核-反核子相互作用の量子シミュレーション
• Authors: Cameron V. Cogburn, Sebastian Grieninger, Dmitri E. Kharzeev,
• Abstract要約: 我々は,IBM Quantum Nighthawkプロセッサ上での大規模N$2次元量子色力学における核子-反核子相互作用の量子シミュレーションを報告する。 大きな$N$の極限において、QCD$は、バリオンが有効メソニック場理論のトポロジカルソリトン(キンク)として現れるボゾン化された記述を認めている。 これらの非ユニタリ弦作用素の条件エネルギーから構築されたシンク-アンティキンク相互作用ポテンシャルを量子ハードウェアから頑健に抽出できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We report a quantum simulation of the nucleon--antinucleon interaction in large-$N$ two-dimensional quantum chromodynamics (QCD$_2$) on the IBM Quantum Nighthawk processor. In the large-$N$ limit, QCD$_2$ admits a bosonized description in which baryons emerge as topological solitons (kinks) of an effective mesonic field theory, providing a controlled, nonperturbative framework for baryon--antibaryon dynamics. We formulate the problem by mapping the continuum bosonized Hamiltonian to a spin-chain representation equivalent to an XXZ model with anisotropy set by the QCD parameters. In this mapping, nucleon and antinucleon states correspond to kink and antikink excitations, respectively, while their interaction is encoded in the spin correlations of the chain. Using Jordan--Wigner encoding, we implement the resulting XXZ Hamiltonian on a finite set of qubits and realize it via a variational ground state ansatz and postselected nonunitary disorder operator insertions optimized for the Nighthawk architecture. We then show the kink--antikink interaction potential built from the conditional energies of these nonunitary string operators can be robustly extracted from the quantum hardware due to structured error cancelation. The resulting potential exhibits the expected attractive behavior. The quantum simulation results are benchmarked against exact diagonalization, ideal statevector evaluation showing good agreement. To connect the device result to the continuum field theory, we extract the potential in the continuum limit using large-$L$ matrix product state calculations.
• Abstract（参考訳）: 我々はIBM Quantum Nighthawkプロセッサ上での2次元量子色力学(QCD$_2$)における核子-反核子相互作用の量子シミュレーションを報告する。 大きな$N$の極限において、QCD$_2$はバリオンが有効メソニック場理論のトポロジカルソリトン(キンク)として現れるボゾン化された記述を認め、バリオン-アンティバリオン力学の制御された非摂動的枠組みを提供する。 連続体ボゾン化ハミルトニアンをQCDパラメータによる異方性を持つXXZモデルと等価なスピン鎖表現にマッピングすることで問題を定式化する。 このマッピングでは、核子状態と反核子状態はそれぞれキンク励起と反キンク励起に対応し、それらの相互作用は鎖のスピン相関に符号化される。 ジョルダン・ウィグナー符号化を用いて、得られたXXZハミルトニアンを有限の量子ビット集合上に実装し、変形基底状態のアンサッツおよびNighthawkアーキテクチャに最適化された後選択された非ユニタリ障害演算子挿入により実現し、これらの非ユニタリ弦演算子の条件エネルギーから構築されたキンク-アンティキンク相互作用ポテンシャルを、構造化エラーキャンセルにより量子ハードウェアから堅牢に抽出できることを示せる。 結果として生じるポテンシャルは、期待される魅力的な振る舞いを示す。 量子シミュレーションの結果は, 正確な対角化, 理想的な状態ベクトル評価とよく一致していることを示す。 デバイス結果を連続体理論に結びつけるため、大容量のL$行列積状態計算を用いて連続体極限のポテンシャルを抽出する。

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