高能物理实验中喷流聚类量子新实现
量子物理
2025-12-23 v3 高能物理 - 实验
摘要
探索将量子技术应用于基础科学是推动双方创新的关键。在高能粒子碰撞中，产生的夸克和胶子立即形成称为喷流的准直粒子喷雾。准确的喷流聚类至关重要，因为它保留了来自夸克或胶子的信息，并构成了研究希洛玻色子性质的基础，这支撑了亚原子粒子质量产生机制。首次通过将碰撞事件映射到图中——以粒子为节点、其角度分离为边——我们实现了使用量子近似优化算法(QAOA)进行喷流聚类，QAOA是一种用于解决可用量子资源下的经典组合优化问题的混合量子-经典算法。我们的结果基于30量子比特的量子计算机模拟器和6量子比特的量子计算机硬件，表明QAOA在喷流聚类性能上与或甚至优于小规模问题的经典算法。该研究突显了量子计算在高能物理实验中实现喷流聚类的可行性，使量子计算在高能物理实验中的实际应用迈出了一大步。
引用
@article{arxiv.2407.09056,
title = {A Novel Quantum Realization of Jet Clustering in High-Energy Physics Experiments},
author = {Yongfeng Zhu and Weifeng Zhuang and Chen Qian and Yunheng Ma and Dong E. Liu and Manqi Ruan and Chen Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.09056},
year = {2025}
}