第一量子化核动力学的量子模拟

研究核系统的实时动力学对于提供地面实验和天体物理学应用相关截面的理论预测至关重要。然而,这些动力学过程的从头算模拟受到经典资源指数级成本制约,而利用量子计算机进行可扩展模拟目前已成为研究热点。该工作首次完整表征了采用一阶量子化框架下无π介子有效场论(LO-EFT)完整哈密顿量研究核动力学的资源需求,同时使用了乘积公式和量子信号处理两种模拟策略。研究结果表明:此类哈密顿量的时间演化所需资源与粒子数呈多项式关系,与单粒子基态数呈对数关系,相比此前相同哈密顿量在二阶量子化框架下的研究成果实现了指数级提升。该团队发现,仅需数千万个T门和数百个逻辑量子比特即可实现低能核散射的有价值模拟,这表明简单核反应研究有望在早期容错量子平台上实现。

量科快讯