Релятивістське дискретне просторово-часове формулювання 3+1 QED

Релятивістське дискретне просторово-часове формулювання 3+1 QED

Мітка часу: 8 листопада 2023 р., 11:17
Вихідний вузол: 2969296

Натанаель Еон1, Джузеппе Ді Мольфетта1, Джузеппе Магніфіко2,3,4,5і Пабло Аррігі6

1Aix-Marseille Université, Université de Toulon, CNRS, LIS, Марсель, Франція
2Dipartimento di Fisica e Astronomia “G. Galilei”, Universita` di Padova, I-35131 Падуя, Італія
3Дослідницький центр квантових технологій Падуї, Universita` degli Studi di Padova
4Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Padova, I-35131 Padova, Italy
5Dipartimento di Fisica, Universita` di Bari, I-70126 Bari, Italy
6Université Paris-Saclay, Inria, CNRS, LMF, 91190 Gif-sur-Yvette, France

Вам цей документ цікавий чи ви хочете обговорити? Скайте або залиште коментар на SciRate.

абстрактний

У цій роботі представлено релятивістську цифрову схему квантового моделювання як для $2+1$, так і для $3+1$ вимірної квантової електродинаміки (КЕД), засновану на формулюванні теорії дискретного простору-часу. Він має форму квантової схеми, нескінченно повторюваної в просторі та часі, параметризованої кроком дискретизації $Delta_t=Delta_x$. Сувора причинність на кожному кроці забезпечується, оскільки дроти схеми збігаються зі світлоподібними лініями світу QED; час моделювання при декогеренції оптимізовано. Конструкція повторює логіку, яка веде до лагранжіана QED. А саме, він починається з квантового блукання Дірака, добре відомого зближенням до вільних релятивістських ферміонів. Потім він розширює квантове блукання на багаточастинкові секторні квантові клітинні автомати таким чином, що поважає ферміонні антикомутаційні співвідношення та дискретну симетрію калібрувальної інваріантності. Обидві вимоги можуть бути досягнуті лише за рахунок впровадження калібрувального поля. Нарешті калібрувальне поле має власну електромагнітну динаміку, яку можна сформулювати як квантове блукання на кожній пластинці.

► Дані BibTeX

► Список літератури

[1] Сет Ллойд. «Універсальні квантові симулятори». Наука 273, 1073–1078 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.273.5278.1073

[2] Стівен П. Джордан, Кіт С. М. Лі та Джон Прескілл. “Квантові алгоритми для квантових теорій поля”. Наука 336, 1130–1133 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.1217069

[3] Марі Кармен Банулс, Райнер Блатт, Якопо Катані, Алессіо Челі, Хуан Ігнасіо Сірак, Марчелло Дальмонте, Леонардо Фаллані, Карл Янсен, Мацей Левенштейн, Сімоне Монтангеро та ін. «Імітація калібрувальних теорій решітки в рамках квантових технологій». Європейський фізичний журнал D 74, 1–42 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1140/​epjd/​e2020-100571-8

[4] Джон Прескілл. «Моделювання квантової теорії поля за допомогою квантового комп’ютера». Матеріали 36-го щорічного міжнародного симпозіуму з теорії гратчастого поля — PoS(LATTICE2018) (2019).
https: / / doi.org/ 10.22323 / 1.334.0024

[5] Китаєв Олексій Юрійович. «Відмовостійке квантове обчислення від Anyons». Annals of Physics 303, 2–30 (2003).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0003-4916(02)00018-0

[6] Люсіль Саварі та Леон Балентс. “Квантові спінові рідини: огляд”. Звіти про успіхи з фізики. Physical Society 80 1, 016502 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​80/​1/​016502

[7] Даніель Гонсалес-Куадра, Торстен В. Заке, Хосе Карраско, Барбара Краус і Пітер Золлер. «Апаратно ефективне квантове моделювання неабелевих калібрувальних теорій з qudits на платформах Рідберга». фіз. Преподобний Летт. 129, 160501 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.129.160501

[8] Франческо Кнехтлі, Міхаель Гюнтер і Майкл Пірдон. «Квантова хромодинаміка гратки: практичні основи». Спрингер. (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-94-024-0999-4

[9] Дж. Б. Когут і Леонард Саскінд. “Гамільтонівське формулювання калібрувальних теорій решітки Вільсона”. Physical Review D 11, 395–408 (1975).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.11.395

[10] Томас Бенкс, Леонард Саскінд і Дж. Б. Когут. “Розрахунки сильного зв’язку калібрувальних теорій гратки: (1+1)-вимірні вправи”. Physical Review D 13, 1043–1053 (1976).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.13.1043

[11] Естебан А. Мартінес, Крістін А. Мушік, Філіп Шиндлер, Даніель Нігг, Олександр Ерхард, Маркус Хейл, Філіп Гауке, Марчелло Дальмонте, Томас Монц, Пітер Цоллер і Райнер Блатт. «Динаміка в реальному часі калібрувальних теорій решітки з кількома кубітами квантового комп’ютера». Nature 534, 516–519 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature18318

[12] Джузеппе Маньїфіко, Тімо Фелсер, П'єтро Сільві та Сімоне Монтангеро. “Квантова електродинаміка гратки в (3+1)-вимірах при кінцевій густині з тензорними мережами”. Nature Communications 12 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-021-23646-3

[13] Роман Орус. «Практичний вступ до тензорних мереж: стани добутку матриці та стани спроектованої заплутаної пари». Annals of Physics 349, 117–158 (2013).
https://​/​doi.org/​10.1016/​j.aop.2014.06.013

[14] Тім Бірнс, Пранав Сріганеш, Роберт Дж. Берсілл і Кріс Дж. Хамер. “Груповий підхід перенормування матриці щільності до масивної моделі Швінгера”. Physical Review D 66, 013002 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.66.013002

[15] Кай Запп і Роман Орус. “Моделювання тензорної мережі qed на нескінченних решітках: уроки (1+1)d і перспективи (2+1)d”. Physical Review D 95 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.95.114508

[16] Пабло Аррігі, М. Форетс і Вінсент Несме. «Рівняння Дірака як квантове блукання: вищі виміри, конвергенція спостережень». Journal of Physics A 47, 465302 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​47/​46/​465302

[17] П. Аррігі, Стефано Факіні та Марсело Форетс. “Дискретна лоренц-коваріація для квантових блукань і квантових клітинних автоматів”. New Journal of Physics 16, 093007 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​9/​093007

[18] Алессандро Бізіо, Джакомо Мауро Д'Аріано та Паоло Перінотті. «Квантові блукання, рівняння Вейля та група Лоренца». Основи фізики 47, 1065–1076 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s10701-017-0086-3

[19] Фабріс Деббаш. “Принципи дії для квантових автоматів і лоренц-інваріантність квантових блукань з дискретним часом”. Annals of Physics 405, 340–364 (2019).
https://​/​doi.org/​10.1016/​j.aop.2019.03.005

[20] Тобіас Дж. Осборн. «Межі континууму квантових ґратчастих систем» (2019).

[21] Єнс Айзерт і Девід Гросс. «Надзвукова квантова комунікація». Фізичні оглядові листи 102, 240501 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.240501

[22] Марк Шено і Лоран Санчес-Паленсія. «Тест швидкості пульсацій у квантовій системі». Фізика 13, 109 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1103/​Physics.13.109

[23] Джуліан Сеймур Швінгер. “Калібрувальна інваріантність і маса”. Physical Review 125, 2425–2429 (1962).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.125.397

[24] Пабло Аррігі, Седрік Бені та Террі Фарреллі. “Квантовий клітинний автомат для одновимірного qed”. Квантова обробка інформації 19, 1–28 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s11128-019-2555-4

[25] Джузеппе Ді Мольфетта і Пабло Аррігі. «Квантова прогулянка як з обмеженням безперервного часу, так і з обмеженням безперервного простору-часу». Квантова обробка інформації 19, 1–16 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s11128-019-2549-2

[26] Майкл Манігалам і Джузеппе Ді Мольфетта. “Безперервний часовий ліміт dtqw у 2d+ 1 та пластичність”. Квантова обробка інформації 20, 1–24 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s11128-021-03011-5

[27] Кевіссен Селлапіллай, Пабло Аррігі та Джузеппе Ді Мольфетта. “Дискретний релятивістський просторово-часовий формалізм для 1 + 1-qed з обмеженнями континууму”. Наукові доповіді 12 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-022-06241-4

[28] Джузеппе Ді Мольфетта, Марк Браше та Фабріс Деббаш. «Квантові блукання як безмасові ферміони Дірака у викривленому просторі-часі». Physical Review A 88, 042301 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.042301

[29] Джузеппе Ді Мольфетта та Армандо Перес. «Квантові блукання як симулятори осциляцій нейтрино у вакуумі та матерії». New Journal of Physics 18, 103038 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​18/​10/​103038

[30] Мохамед Хатіфі, Джузеппе Ді Мольфетта, Фабріс Деббаш і Марк Браше. “Гідродинаміка квантового блукання”. Наукові доповіді 9, 1–7 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41598-019-40059-x

[31] Андре Альбрехт, Андреа Альберті, Дітер Мешеде, Фолькхер Б. Шольц, Альберт Х. Вернер і Райнхард Ф. Вернер. “Молекулярне зв’язування у взаємодіючих квантових блуканнях”. New Journal of Physics 14, 073050 (2012).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​14/​7/​073050

[32] Алессандро Бізіо, Джакомо Мауро Д'Аріано, Паоло Перінотті та Алессандро Тосіні. «Квантовий клітинний автомат Тіррінга». Physical Review A 97, 032132 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032132

[33] Леонард Д. Млодінов і Тодд А. Брун. «Квантова теорія поля від квантового клітинного автомата в одному просторовому вимірі та теорема заборони у вищих вимірах». Physical Review A (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.102.042211

[34] Тодд Брун і Леонард Млодінов. “Квантові клітинні автомати та квантова теорія поля у двох просторових вимірах”. Physical Review A 102, 062222 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.102.062222

[35] Леонард Млодінов і Тодд Брун. “Ферміонні та бозонні квантові теорії поля з квантових клітинних автоматів у трьох просторових вимірах”. Physical Review A 103, 052203 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.052203

[36] Ерез Зоар і Хуан Ігнасіо Сірак. “Усунення полів ферміонної матерії в калібрувальних теоріях гратки”. Physical Review B (2018).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevB.98.075119

[37] Террі Фарреллі. «Інсайти квантової інформації в фундаментальну фізику» (2017).

[38] Пабло Аррігі, Джузеппе Ді Мольфетта та Натанаель Еон. “Калібрувально-інваріантний оборотний клітинний автомат”. У міжнародному семінарі з клітинних автоматів і дискретних складних систем. Сторінки 1–12. Springer (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-319-92675-9_1

[39] Пабло Аррігі, Джузеппе Ді Мольфетта та Натанаель Еон. “Калібрувальна інваріантність у клітинних автоматах”. Natural ComputingPages 1–13 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s11047-022-09879-1

[40] Пабло Аррігі, Марін Костес і Натанаель Еон. «Універсальний калібрувально-інваріантний клітинний автомат». Філіппо Бончі та Саймон Дж. Пуглісі, редактори, 46-й Міжнародний симпозіум з математичних основ комп’ютерних наук (MFCS 2021). Том 202 Leibniz International Proceedings in Informatics (LIPIcs), сторінки 9:1–9:14. Дагштуль, Німеччина (2021). Schloss Dagstuhl – Leibniz-Zentrum für Informatik.
https://​/​doi.org/​10.4230/​LIPIcs.MFCS.2021.9

[41] Джузеппе Ді Мольфетта, Марк Браше та Фабріс Деббаш. «Квантові блукання в штучних електричних і гравітаційних полях». Physica A: статистична механіка та її застосування 397, 157–168 (2014).
https://​/​doi.org/​10.1016/​j.physa.2013.11.036

[42] Кирило Мельников і Марвін Вайнштейн. «Модель ґратчастого швінгера: конфайнмент, аномалії, хіральні ферміони та все таке». Physical Review D 62, 094504 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.62.094504

[43] Джузеппе Маньїфіко, Марчелло Дальмонте, Паоло Факкі, Саверіо Паскаціо, Франческо В. Пепе та Еліза Ерколессі. “Динаміка реального часу та конфайнмент у $mathbb{Z}_{n}$ моделі решітки Швінгера-Вейля для 1+1 QED”. Квант 4, 281 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-06-15-281

[44] Джузеппе Ді Мольфетта і Фабріс Деббаш. “Квантові блукання з дискретним часом: безперервна межа та симетрії”. Журнал математичної фізики 53, 123302 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.4764876

[45] Еліза Ерколессі, Паоло Факкі, Джузеппе Маньїфіко, Саверіо Паскаціо та Франческо V Пепе. “Фазові переходи в калібрувальних моделях zn: до квантового моделювання qed Швінгера-Вейля”. Physical Review D 98, 074503 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.98.074503

[46] Ян Ф. Хаасе, Лука Деллантоніо, Алессіо Селі, Денні Полсон, Ангус Кан, Карл Янсен і Крістін А. Мушік. «Ресурсозберігаючий підхід для квантового та класичного моделювання калібрувальних теорій у фізиці елементарних частинок». Квант 5, 393 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-02-04-393

[47] Петро Шор. “Поліноміальні алгоритми розкладання на прості множники та дискретних логарифмів на квантовому комп’ютері”. Огляд SIAM 41, 303–332 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1137 / S0036144598347011

[48] Іван Маркес-Мартін, Джузеппе Ді Мольфетта та Армандо Перес. “Ферміонний конфайнмент через квантові блукання в (2+1)-вимірному та (3+1)-вимірному просторі-часі”. Physical Review A 95, 042112 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.042112

[49] Пабло Аррігі, Джузеппе Ді Мольфетта, Іван Маркес та Армандо Перес. «Рівняння Дірака як квантове блукання по стільникових і трикутних ґратках». Physical Review A 97, 062111 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.062111

[50] Маттео Луглі, Паоло Перінотті та Алессандро Тозіні. «Ферміонна дискримінація станів за допомогою локальних операцій і класичної комунікації». Physical Review Letters 125, 110403 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.110403

[51] К'яра Марлетто та Влатко Ведрал. «Спін, статистика, простір-час і квантова гравітація» (2021).

Цитується

[1] Уго Нзонгані, Жульєн Зільберман, Карло-Еліа Дончекі, Армандо Перес, Фабріс Деббаш і Пабло Арно, «Квантові схеми для квантових блукань у дискретному часі з позиційно-залежним оператором монети», Квантова обробка інформації 22 7, 270 (2023).

[2] Ніколас Медіна Санчес і Борівое Дакіч, «Реконструкція квантової статистики частинок: бозони, ферміони та трансстатистика», arXiv: 2306.05919, (2023).

[3] Едоардо Чентофанті, Алессандро Бізіо та Паоло Перінотті, «Безмасовий взаємодіючий ферміонний клітинний автомат, що демонструє зв’язані стани», arXiv: 2304.14687, (2023).

[4] Уго Нзонгані та Пабло Арно, «Квантова схема регульованої глибини для позиційно-залежних монетних операторів квантових блукань з дискретним часом», arXiv: 2304.10460, (2023).

Вищезазначені цитати від SAO / NASA ADS (останнє оновлення успішно 2023-11-10 16:31:15). Список може бути неповним, оскільки не всі видавці надають відповідні та повні дані про цитування.

On Служба, на яку посилається Crossref даних про цитування робіт не знайдено (остання спроба 2023-11-10 16:31:14).

Ця стаття опублікована в Quantum під Creative Commons Attribution 4.0 International (CC на 4.0) ліцензія. Авторське право залишається за оригінальними власниками авторських прав, такими як автори або їх установи.

Часова мітка:

Більше від Квантовий журнал