論文の概要: Quantum simulation of real-time Yukawa dynamics with qubits and qumodes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2611.00201v1
• Date: Fri, 30 Oct 2026 18:00:02 GMT
• ステータス: 情報取得中
• システム内更新日: 2026-11-03 19:58:42.177127
• Title: Quantum simulation of real-time Yukawa dynamics with qubits and qumodes
• Title（参考訳）: 量子ビットと量子モードを用いたリアルタイム湯川ダイナミクスの量子シミュレーション
• Abstract要約: 場の理論のリアルタイム量子シミュレーションは散乱と崩壊ダイナミクスへのアクセスを提供する。 そのような装置に対する(1+1)次元湯川理論の散乱を定式化し、量子ビット上のスタッガードフェルミオンとクォーダッド上のスカラーを定式化する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Real-time quantum simulation of field theories offers access to scattering and decay dynamics, circumventing the limitations of Euclidean lattice methods. However, representing bosonic fields on qubits requires a finite-dimensional approximation and can entail costly multi-qubit operations. Hybrid qubit-qumode architectures avoid this by encoding bosonic fields directly in oscillators. We formulate scattering in the (1+1)-dimensional Yukawa theory for such a device, with staggered fermions on qubits and the scalar on qumodes. Trapped ions are a natural candidate, with the fermions on the internal states of the ions and the scalar on their collective motion, so that the Yukawa coupling becomes a native spin-dependent displacement. Emulating the device with tensor networks, we study the decay of a single scalar particle and fermion-antifermion scattering around the resonance region, using observables that can be measured on the device natively. We compare the results with those obtained using lattice perturbation theory. The emulation is able to resolve corrections beyond the Dyson summation of the one-loop self-energy.
• Abstract（参考訳）: 場の理論のリアルタイム量子シミュレーションは、ユークリッド格子法の限界を回避し、散乱と崩壊のダイナミクスへのアクセスを提供する。 しかし、量子ビット上のボゾン場を表現するには有限次元の近似が必要であり、コストのかかるマルチキュービット演算が必要となる。 ハイブリッド qubit-qumode アーキテクチャは振動子に直接ボゾン場を符号化することでこれを回避している。 そのような装置に対する(1+1)次元湯川理論の散乱を定式化し、量子ビット上のスタッガードフェルミオンとクォーダッド上のスカラーを定式化する。 トラップされたイオンは自然の候補であり、イオンの内部状態とスカラーの集団運動にフェルミオンがあるため、湯川カップリングはスピン依存変位となる。 デバイスをテンソルネットワークでエミュレートし、単一スカラー粒子の崩壊と共鳴領域周辺のフェルミオン-反フェルミオン散乱を、デバイス上でネイティブに測定できる観測値を用いて研究する。 格子摂動理論を用いて得られた結果と比較する。 エミュレーションは、1ループの自己エネルギーのダイソン和を超えた補正を解くことができる。

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