无中微子双β衰变路径寻找量子模拟研究
该研究团队展示了基于IonQ公司Forte代离子阱量子计算机的协同设计量子模拟结果,对1+1维量子色动力学中简单核素的无中微子双β衰变进行模拟。研究将电子、中微子及上下夸克分布在两个晶格位点并映射至32个量子比特,额外使用4个量子比特执行基于标记的错误缓解。通过四费米子相互作用实现弱相互作用,并借助中微子马约拉纳质量诱导轻子数破坏。在IonQ Forte Enterprise量子处理器上运行的量子电路,既制备了初始核素,又实现了包含强弱相互作用哈密顿量的时间演化。实验明确测量到无中微子双β衰变信号,成为首个实时观测轻子数破坏的量子模拟。这一突破得益于协同设计策略最大限度利用了IonQ量子计算机的全连通特性和原生门集。通过执行含多达2,356个双量子比特门的基准电路,量子电路编译技术和协同设计的错误缓解方法实现了高精度可观测量提取。该工作探讨了未来量子模拟为这类核反应过程(及其他核过程)提供幺秒级反应路径解析的潜力。
