量子物理
[提交于 2022年7月7日
]
标题: 旋转、带电及弦理论黑洞的量子计算
标题: Quantum Computing for Rotating, Charged and String Theory Black Holes
摘要: 旋转、带电、de Sitter 和弦理论黑洞的量子力学因其独特的热力学性质以及其微观态的神秘性质而受到近期关注。 对这些系统中涉及的算符进行全面的量子处理可能会提供有关它们本质的有价值信息,类似于量子处理如何对原子、分子和基本粒子提供有价值的见解。 我们使用量子计算研究了四种类型的黑洞,包括三维旋转的 Banados-Teitelboim-Zanelli (BTZ) 黑洞、四维带电的 Reisner-Nordtrom (RN) 黑洞、四维带电的 Reisner-Nordstrom-de Sitter (RN-dS) 黑洞和二维带电的弦黑洞。 在这种情况下,除了哈密顿量外,还有一个质量算符,在描述黑洞的量子态方面起着重要作用。 我们使用经典计算和量子计算来计算这些算符的谱。 对于量子计算,我们使用变分量子本征求解器(VQE),这是一种混合的经典-量子算法,可以在近期内部量子硬件上运行。 我们在谐振子基和位置基中使用 4 个量子比特进行计算,以矩阵形式实现黑洞的量子算符。 对于 4 个量子比特的情况,我们为不同电荷和角动量值找到高度准确的质量本征值。 对于二维带电弦黑洞,我们也使用 VQE 计算哈密顿约束的期望值以及哈密顿约束与质量算符的对易关系,并发现与理论预期非常一致。
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