一种用于粒子物理规范理论量子与经典模拟的资源高效方法
量子物理
2021-02-09 v3 高能物理 - 格点
摘要
规范理论确立了粒子物理的标准模型,采用马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)方法的格点规范理论(LGT)计算在我们理解基本相互作用方面起到了关键作用。MCMC 技术的现有局限可通过在经典或量子设备上进行基于哈密顿量的模拟来克服,这进一步提供了解决当前方法能力之外问题的潜力。然而,对于连续规范群,基于哈密顿量的表述涉及只能借助截断处理的无限维规范自由度。当前的截断方案在裸耦合较小时(此时磁场效应变得重要)需要急剧增加的计算资源。这种限制使得人们在有限资源下无法“取连续极限”。为克服该限制,我们提供了一种在哈密顿量表述中模拟具有连续规范群的 LGT 的资源高效协议。我们的新方法允许在任意裸耦合和格点间距取值下进行计算。该方法结合了希尔伯特空间截断与规范群正则化,从而能够对磁主导区进行高效描述。我们聚焦于阿贝尔规范理论,并以 维量子电动力学为基准示例,展示这一在 LGT 中实现连续极限的高效框架。这种可能性是在场论层面做出定量预测的必然要求,并为利用量子模拟计算在量子蒙特卡洛无法触及的区制中具有物理意义的数量提供了长远前景。
引用
@article{arxiv.2006.14160,
title = {A resource efficient approach for quantum and classical simulations of gauge theories in particle physics},
author = {Jan F. Haase and Luca Dellantonio and Alessio Celi and Danny Paulson and Angus Kan and Karl Jansen and Christine A. Muschik},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.14160},
year = {2021}
}
备注
25 pages, 9 figures, journal version