TrackHHL: 用于LHCb轨迹重建的量子计算算法

在未来高亮度大型强子对撞机(LHC)时代,高能物理实验将面临粒子径迹重建前所未有的计算挑战。该研究团队以LHCb顶点定位器为案例,探索了一种带电粒子径迹重建的新方法。该算法的核心在于通过矩阵求逆来最小化类伊辛哈密顿量,其经典求解方式已达到与当前最先进算法相当的重建效率。若能满足高效量子相位估计(QPE)及有效读取算法输出的条件,采用Harrow-Hassidim-Lloyd(HHL)量子线性系统算法有望在处理输入碰撞点数方面实现相对于经典方法的指数级加速。本研究基于Nicotra等人先前工作,致力于满足这些条件,并将算法电路深度优化达万倍。该团队提出的HHL算法将QPE精度限制为1比特,大幅缩减电路深度并解决HHL输出读取问题,进而可实施重建事例初级顶点(PVs)的后处理算法。这些研究成果旨在进一步阐明量子计算在未来高能物理粒子径迹重建中的应用潜力。

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提交arXiv: 2025-11-14 16:31

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