Simulating Meson Scattering on Spin Quantum Simulators
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Le résumé fourni par la source
Studying high-energy collisions of composite particles, such as hadrons and nuclei, is an outstanding goal for quantum simulators. However, preparation of hadronic wave packets has posed a significant challenge, due to the complexity of hadrons and the precise structure of wave packets. This has limited demonstrations of hadron scattering on quantum simulators to date. Observations of confinement and composite excitations in quantum spin systems have opened up the possibility to explore scattering dynamics in spin models. In this article, we develop two methods to create entangled spin states corresponding to wave packets of composite particles in analog quantum simulators of Ising spin Hamiltonians. One wave-packet preparation method uses the blockade effect enabled by beyond-nearest-neighbor Ising spin interactions. The other method utilizes a quantum-bus-mediated exchange, such as the native spin-phonon coupling in trapped-ion arrays. With a focus on trapped-ion simulators, we numerically benchmark both methods and show that high-fidelity wave packets can be achieved in near-term experiments. We numerically study scattering of wave packets for experimentally realizable parameters in the Ising model and find inelastic-scattering regimes, corresponding to particle production in the scattering event, with prominent and distinct experimental signals. Our proposal, therefore, demonstrates the potential of observing inelastic scattering in near-term quantum simulators.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Simulating Meson Scattering on Spin Quantum Simulators
- Date Crossref
- 17/06/2025
- Éditeur
- Verein zur Forderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Joint Center for Quantum Information and Computer Science pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Joint Quantum Institute pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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University of Maryland Joint Center for Quantum Information and Computer Science pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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University of Geneva Department of Theoretical Physics pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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California Institute of Technology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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University of Chicago pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Duke University Department of Physics and Electrical and Computer Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Cornell University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Clarendon Laboratory Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Department of Physics and Institute for Quantum Information and Matter pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Pritzker School of Molecular Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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School of Applied and Engineering Physics pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
Joint Center for Quantum Information and Computer Science, Joint Quantum Institute et Joint Center for Quantum Information and Computer Science — University of Maryland, avec 9 autres affiliations.
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