基于量子计算的高能核物理研究

高能核物理旨在探索和理解物质在夸克与胶子层次的组成及演化的基本规律.然而,从量子色动力学第一性原理出发来求解高能核物理,经典计算却存在本质困难.近几年来,量子计算因给模拟高能核物理提供了潜在的根本性解决方案而受到了较大的关注.本文简要回顾了高能核物理量子模拟的现状,介绍了态制备及光锥关联函数测量等典型量子算法,并通过强子散射振幅和有限温有限密物质相结构的研究,分别展示了量子计算在解决高能核物理中含时问题和符号问题上的优势.

基于量子计算的强子结构研究

回顾了应用量子计算机研究强子部分子结构的两种方法,它们分别是:(1)直接通过光锥关联函数来计算部分子分布函数(PDFs);(2)通过计算强子张量再结合QCD因子化定理来提取PDFs。基于第二种方法并应用文献(LI T,GUO X,LAI WK,et al.Phys Rev D,2022,105(11):L111502)发展出的量子算法,提出了计算强子张量的量子计算方法。为了验证量子算法的正确性,计算了Schwinger模型的强子张量,发现量子计算经典模拟给出的结果与精确对角化的结果相符。最后,简要地讨论了通过上述第二种方法计算PDFs需要消耗的量子计算资源。