Schwarzschild-de Sitter 黑洞与 Kantowski-Sachs 宇宙学的量子计算
量子物理
2022-02-22 v1 广义相对论与量子宇宙学
高能物理 - 理论
摘要
Schwarzschild-de Sitter 黑洞的量子力学近来备受关注，因其特殊的热力学性质，以及其在现代暗能量宇宙学中的实现——后者表明存在小的正宇宙学常数。我们利用量子计算研究 Schwarzschild-de Sitter 黑洞以及 Kantowski-Sachs 宇宙学。这些情形中，除哈密顿量外，还有一个质量算符在描述黑洞与 Kantowski-Sachs 宇宙学的量子态中起重要作用。我们使用经典与量子计算求解这些算符的谱。对于量子计算，我们采用变分量子本征求解器（Variational Quantum Eigensolver），这是一种在近 term 量子硬件上运行的经典-量子混合算法。我们在谐振子基下使用 4、6 和 8 个量子比特进行计算，将 Schwarzschild-de Sitter 黑洞与 Kantowski-Sachs 宇宙学的量子算符分别实现为 16×16、64×64 与 256×256 矩阵。对于 4 量子比特情形，我们得到高度精确的结果；但对于其他情形，我们发现需更精细的变分 ansatz 才能在量子计算机上准确表示 Schwarzschild-de Sitter 黑洞或 Kantowski-Sachs 宇宙学的量子态。
引用
@article{arxiv.2202.09906,
title = {Quantum Computing of Schwarzschild-de Sitter Black Holes and Kantowski-Sachs Cosmology},
author = {Amy Joseph and Tristen White and Viti Chandra and Michael McGuigan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.09906},
year = {2022}
}