用于惯性聚变靶设计的阻止本领的量子计算
量子物理
2024-06-04 v1 等离子体物理
摘要
阻止本领是材料吸收穿过其中的带电粒子动能的速率——这是在建模惯性聚变内爆时于广泛热力学条件下所需的众多性质之一。第一性原理的阻止计算在经典上具挑战性，因其涉及远离平衡态的大电子系统动力学，且在点火前的温稠密条件下其精度尤其难以约束与评估。在此，我们描述一种利用容错量子计算机从电子与抛射物的第一量子化表示计算阻止本领的协议。我们的方法基于 Su 等人 [PRX Quantum 2, 040332 2021] 的电子结构块编码，调整并优化这些算法以从有限温度下多粒子种类的非波恩-奥本海默动力学估计感兴趣的可观测量。最终，我们报告了用于计算与解释和设计惯性聚变实验相关的各种抛射物/靶组合阻止本领的逻辑量子比特需求与领头阶 Toffoli 代价。我们估计，科学上感兴趣且经典上难处理的阻止本领计算可用约相同数量的逻辑量子比特以及比最先进的工业相关分子（如 FeMoCo 或 P450）量子模拟多约一百倍的 Toffoli 门进行量子模拟。
引用
@article{arxiv.2308.12352,
title = {Quantum computation of stopping power for inertial fusion target design},
author = {Nicholas C. Rubin and Dominic W. Berry and Alina Kononov and Fionn D. Malone and Tanuj Khattar and Alec White and Joonho Lee and Hartmut Neven and Ryan Babbush and Andrew D. Baczewski},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.12352},
year = {2024}
}