基于量子蒙特卡罗模拟的线性布雷-威勒过程电子-正电子偶产生预测
等离子体物理
2026-01-08 v1 量子物理
摘要
量子计算（QC）有潜力彻底改变科学仿真的未来。为了充分利用QC所提供的能力，我们可以将其集成到混合量子-经典仿真中，这种仿真方式通过利用提供相对于经典方法加速的量子模块，能够提升超级计算机的能力。其中一个例子是量子蒙特卡罗积分，理论上可实现对经典蒙特卡罗的二次加速，适用于高能物理、强场量子电动力学以及多种科学和工业应用。在本文中，我们演示了量子蒙特卡罗可用于预测当两个光束正对碰撞时产生的偶数数量，这一问题与高能物理和强激光-物质相互作用相关。来自量子模拟的结果相对于理论预测具有很高的准确性。仿真的准确性仅受到将多项式嵌入以及初始化量子态所必需近似限制的制约。我们还展示了该算法可用于当前量子硬件，实现相对于理论预测的最高90%准确性。此外，我们提出了与经典仿真代码集成的路径。
引用
@article{arxiv.2601.03953,
title = {Quantum Monte Carlo Simulations for predicting electron-positron pair production via the linear Breit-Wheeler process},
author = {Lucas I. Iñigo Gamiz and Óscar Amaro and Efstratios Koukoutsis and Marija Vranić},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.03953},
year = {2026}
}