利用量子退火器进行径迹聚类以重建强子对撞机初级顶点
高能物理 - 实验
2023-04-05 v4 量子物理
摘要
沿束流轴对带电粒子径迹进行聚类，是在强子对撞机实验中重建强子相互作用位置（即初级顶点）的第一步。我们使用一台2036物理量子比特的D-Wave量子退火器，在有限规模上对人工事件执行径迹聚类，其中初级顶点与径迹的位置类似于大型强子对撞机上紧凑μ子螺线管实验所测得者。该算法并非经典-量子混合，而完全依赖量子退火，并在多种事件拓扑上进行了测试。我们展示了该问题在D-Wave Chimera架构上的确定性图嵌入、一种优化逻辑量子比特内耦合强度的方法，以及一种优化退火时间的方法。进一步，我们将其与商业CPU上的模拟退火进行基准对比，该CPU每次退火的处理器时间约束为与物理退火器相同。我们注意到，在涉及平均665个物理量子比特的56逻辑量子比特问题上，相对于模拟退火存在量子优势。我们的嵌入与优化方法以及基准范式可普遍应用于量子退火器上的其他聚类问题。该算法可作为更复杂算法的基本构件，以达至LHC上初级顶点的数目。
引用
@article{arxiv.1903.08879,
title = {Track clustering with a quantum annealer for primary vertex reconstruction at hadron colliders},
author = {Souvik Das and Andrew J. Wildridge and Andreas Jung},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.08879},
year = {2023}
}