Processeurs quantiques Fermion-qudit pour simuler les théories de jauge sur réseau avec la matière

Processeurs quantiques Fermion-qudit pour simuler les théories de jauge sur réseau avec la matière

Horodatage: 16 octobre 2023 9h27

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

1Institut de physique théorique, Université d'Innsbruck, 6020 Innsbruck, Autriche
2Institut d'optique quantique et d'information quantique de l'Académie autrichienne des sciences, 6020 Innsbruck, Autriche
3Ces auteurs ont participé à ce travail à part égale.

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Abstract

La simulation de la dynamique en temps réel des théories de jauge sur réseau, qui sous-tendent le modèle standard de la physique des particules, est un problème notoirement difficile pour lequel les simulateurs quantiques peuvent offrir un avantage pratique par rapport aux approches classiques. Dans ce travail, nous présentons une architecture complète basée sur Rydberg, co-conçue pour simuler numériquement la dynamique des théories générales de jauge couplées aux champs de matière de manière matériellement efficace. Réf. [1] a montré comment un processeur qudit, dans lequel les champs de jauge non abéliens sont codés localement et évoluent dans le temps, réduit considérablement les ressources de simulation requises par rapport aux ordinateurs quantiques standards basés sur qubits. Ici, nous intégrons ce dernier avec un processeur quantique fermionique récemment introduit [2], où les statistiques fermioniques sont prises en compte au niveau matériel, nous permettant de construire des circuits quantiques qui préservent la localité des interactions jauge-matière. Nous illustrons la flexibilité d'un tel processeur fermion-qudit en nous concentrant sur deux phénomènes paradigmatiques de haute énergie. Tout d’abord, nous présentons un protocole économe en ressources pour simuler le modèle Abélien-Higgs, dans lequel la dynamique du confinement et de la rupture des cordes peut être étudiée. Ensuite, nous montrons comment préparer des hadrons constitués de constituants de matière fermionique liés par des champs de jauge non abéliens, et comment extraire le tenseur hadronique correspondant. Dans les deux cas, nous estimons les ressources nécessaires, montrant comment des dispositifs quantiques peuvent être utilisés pour calculer des quantités expérimentalement pertinentes en physique des particules.

Fermion-qudit quantum processors for simulating lattice gauge theories with matter PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

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► Références

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Cité par

[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 et Jinglei Zhang, « Calcul quantique pour la physique des hautes énergies : état de l'art et défis. Résumé du groupe de travail QC4HEP », arXiv: 2307.03236, (2023).

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Les citations ci-dessus proviennent de SAO / NASA ADS (dernière mise à jour réussie 2023-10-18 13:44:06). La liste peut être incomplète car tous les éditeurs ne fournissent pas de données de citation appropriées et complètes.

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