Simulation of Confinement Dynamics on a Quantum Computer

量子计算机上的约束动力学模拟

基本信息

  • 批准号:
    2127834
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2018 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Confinement is a phenomenon that occurs when the attraction between two particles grows with their distance, most prominently found in quantum chromo-dynamics between quarks. In condensed matter physics similar physics occurs in quantum spin chains, for example in the one dimensional transverse field ldIsing model with an additional longitudinal field or as measured in experiments on CoNb2O6 (cobalt niobate) [1]. Most prominently, the effects of confinement can be seen after a quantum quench, a sudden change in the Hamiltonian describing the system [2]. These effects have been shown to occur on short chains as well as in short time periods. This makes confinement an ideal quantum effect to test the capabilities of quantum computers, since large errors are still present in current quantum simulations of sizable systems over long time periods. In this project, the underlying physics of confinement will be explored in relation to quantum simulation on state-of the art quantum computers. The goal is to benchmark the optimal initial conditions, parameters and signature(s) of confinement to be found that maximise the clarity of simulations. Using these results, simulations on a real IBM superconducting quantum device will be performed and results compared to classical simulations. Quantum confinement is a non-perturbative interaction effect and its quantum simulation opens the possibilities to explore new quantum phenomena beyond the capabilities of classical computers.
禁闭是两个粒子之间的引力随着距离增加而发生的一种现象,最突出的发现是夸克之间的量子色动力学。在凝聚态物理中,类似的物理也出现在量子自旋链中,例如,在带有附加纵场的一维横场ldIsing模型中,或者在CoNb2O6(NbO6钴)[1]上的实验中测量的那样。最突出的是,在描述系统的哈密顿量突然改变后,可以看到量子猝灭后的禁闭效应[2]。这些效应已被证明发生在短链上,也发生在短时间内。这使得限制成为测试量子计算机能力的理想量子效应,因为在很长一段时间内,当前对相当大的系统的量子模拟仍然存在巨大的误差。在这个项目中,我们将通过在最先进的量子计算机上进行量子模拟来探索限制的基本物理。我们的目标是对约束的最佳初始条件、参数和特征(S)进行基准测试,以最大限度地提高模拟的清晰度。利用这些结果,将在一个真实的IBM超导量子设备上进行模拟,并将结果与经典模拟进行比较。量子受限是一种非微扰相互作用效应,它的量子模拟为探索超越经典计算机能力的新量子现象提供了可能性。

项目成果

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