論文の概要: Efficient Quantum Simulations of Yang-Mills theory with Maximal-tree Gauge
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.27267v1
- Date: Thu, 27 Aug 2026 15:48:11 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-28 16:30:58.475287
- Title: Efficient Quantum Simulations of Yang-Mills theory with Maximal-tree Gauge
- Title（参考訳）: 最大木ゲージを用いたヤン・ミルズ理論の効率的な量子シミュレーション
- Abstract要約: ヤン・ミルズ理論の効率的なシミュレーションのための量子アルゴリズムフレームワークを開発する。
ハミルトン時間進化は量子特異値変換(QSVT)に基づく効率的な実装であることを示す。
この結果は、非アベリア・ヤン=ミルズ理論が量子コンピュータ上で効率的にシミュレートできるという厳密な複雑性理論の実証を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.029154741848158
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We develop a quantum algorithmic framework for the efficient simulation of Yang--Mills theories, including the $\mathrm{SU}(3)$ gauge theory in Quantum Chromodynamics (QCD). The framework uses maximal-tree gauge in terms of gauge field variables that removes all local gauge redundancies. In the resulting gauge-fixed formulation and digitization in the field-amplitude basis, we show that Hamiltonian time evolution admits an efficient implementation based on quantum singular value transformation (QSVT). We derive upper bounds on the total number of qubits and gate complexity, finding polynomial scaling with the inverse simulation precision $1/\varepsilon_s$, lattice volume $\mathcal{V}$, gauge coupling $g$, and target energy scale $E$. Our results provide a rigorous complexity-theoretic demonstration that non-Abelian Yang--Mills theories can be simulated efficiently on quantum computers, paving the way toward first-principles quantum simulations of non-perturbative QCD dynamics.
- Abstract（参考訳）: 我々は、量子クロモダイナミックス(QCD)における$\mathrm{SU}(3)$ゲージ理論を含む、ヤン・ミルズ理論の効率的なシミュレーションのための量子アルゴリズムフレームワークを開発する。
このフレームワークは、すべての局所ゲージ冗長性を取り除くゲージ場変数の観点で、最大木ゲージを使用する。
得られたゲージ固定型定式化と電場振幅に基づくディジタル化において、ハミルトン時間進化は量子特異値変換(QSVT)に基づく効率的な実装を許容することを示す。
量子ビットの総数とゲート複雑性の上限を導出し、逆シミュレーション精度1/\varepsilon_s$、格子体積$\mathcal{V}$、ゲージカップリング$g$、目標エネルギースケール$E$の多項式スケーリングを求める。
この結果は、非アベリア・ヤン=ミルズ理論が量子コンピュータ上で効率的にシミュレートできるという厳密な複雑性理論の実証を提供し、非摂動QCD力学の第一原理量子シミュレーションへの道を開いた。
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