Processadores quânticos Fermion-qudit para simular teorias de calibre de rede com matéria

Processadores quânticos Fermion-qudit para simular teorias de calibre de rede com matéria

Carimbo de data / hora: 16 de outubro de 2023 9h27
Nó Fonte: 2940827

Torsten V. Zache1,2,3, Daniel González-Cuadra1,2,3e Peter Zoller1,2

1Instituto de Física Teórica, Universidade de Innsbruck, 6020 Innsbruck, Áustria
2Instituto de Óptica Quântica e Informação Quântica da Academia Austríaca de Ciências, 6020 Innsbruck, Áustria
3Estes autores contribuíram igualmente para este trabalho.

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Sumário

Simular a dinâmica em tempo real das teorias de calibre de rede, subjacentes ao Modelo Padrão da física de partículas, é um problema notoriamente difícil, onde os simuladores quânticos podem fornecer uma vantagem prática sobre as abordagens clássicas. Neste trabalho, apresentamos uma arquitetura completa baseada em Rydberg, co-projetada para simular digitalmente a dinâmica de teorias gerais de calibre acopladas a campos de matéria de maneira eficiente em termos de hardware. Ref. [1] mostraram como um processador qudit, onde campos de calibre não abelianos são codificados localmente e evoluídos no tempo, reduz consideravelmente os recursos de simulação necessários em comparação com computadores quânticos baseados em qubit padrão. Aqui integramos este último com um processador quântico fermiônico recentemente introduzido [2], onde as estatísticas fermiônicas são contabilizadas no nível do hardware, permitindo-nos construir circuitos quânticos que preservam a localidade das interações calibre-matéria. Exemplificamos a flexibilidade de tal processador férmion-qudit focando em dois fenômenos paradigmáticos de alta energia. Primeiro, apresentamos um protocolo eficiente em termos de recursos para simular o modelo Abelian-Higgs, onde a dinâmica de confinamento e quebra de cordas pode ser investigada. Em seguida, mostramos como preparar hádrons compostos de constituintes de matéria fermiônica ligados por campos de calibre não abelianos e mostramos como extrair o tensor hadrônico correspondente. Em ambos os casos, estimamos os recursos necessários, mostrando como dispositivos quânticos podem ser usados ​​para calcular quantidades experimentalmente relevantes em física de partículas.

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Citado por

[1] Alberto Di Meglio, Karl Jansen, Ivano Tavernelli, Constantia Alexandrou, Srinivasan Arunachalam, Christian W. Bauer, Kerstin Borras, Stefano Carrazza, Arianna Crippa, Vincent Croft, Roland de Putter, Andrea Delgado, Vedran Dunjko, Daniel J. Egger , Elias Fernandez-Combarro, Elina Fuchs, Lena Funcke, Daniel Gonzalez-Cuadra, Michele Grossi, Jad C. Halimeh, Zoe Holmes, Stefan Kuhn, Denis Lacroix, Randy Lewis, Donatella Lucchesi, Miriam Lucio Martinez, Federico Meloni, Antonio Mezzacapo, Simone Montangero, Lento Nagano, Voica Radescu, Enrique Rico Ortega, Alessandro Roggero, Julian Schuhmacher, Joao Seixas, Pietro Silvi, Panagiotis Spentzouris, Francesco Tacchino, Kristan Temme, Koji Terashi, Jordi Tura, Cenk Tuysuz, Sofia Vallecorsa, Uwe-Jens Wiese , Shinjae Yoo e Jinglei Zhang, “Computação Quântica para Física de Alta Energia: Estado da Arte e Desafios. Resumo do Grupo de Trabalho QC4HEP”, arXiv: 2307.03236, (2023).

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As citações acima são de SAO / NASA ADS (última atualização com êxito 2023-10-17 13:39:53). A lista pode estar incompleta, pois nem todos os editores fornecem dados de citação adequados e completos.

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