Variational Quantum Algorithms for Particle Track Reconstruction
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저자
Vincenzo Lipardi, Xenofon Chiotopoulos, Jacco A. de Vries, Domenica Dibenedetto, Kurt Driessens, Marcel Merk, Mark H. M. Winands
개요
본 논문은 고에너지 물리학 분야의 증가하는 계산 문제를 해결할 수 있는 잠재력을 가진 빠르게 발전하는 분야인 양자 컴퓨팅을 탐구한다. 특히, 입자 궤적 재구성 문제 해결에 있어 변분 양자 알고리즘의 잠재력과 한계를 탐구한다. LHCb vertex detector에서 영감을 얻어 다층 검출 시스템에서 직선 궤적을 식별하기 위한 두 가지 뚜렷한 공식화(ground-state energy 문제 및 선형 방정식 시스템)에 대한 분석을 제시한다. 고정된 검출기 기하학을 가진 추적 이벤트에 대해 표현력이 뛰어나고 효율적인 양자 ansatz를 설계하는 데 주안점을 두었으며, 이를 위해 Monte Carlo Tree Search 기반의 양자 아키텍처 탐색 방법을 활용하여 다양한 문제 크기에 대한 양자 회로를 설계하고 성능 및 계산 비용 측면에서 실험 결과를 제공한다.
시사점, 한계점
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변분 양자 알고리즘을 사용하여 입자 궤적 재구성 문제를 해결하는 새로운 접근 방식 제시.
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ground-state energy 문제와 선형 방정식 시스템으로의 두 가지 다른 공식화를 통해 문제 해결.
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Monte Carlo Tree Search 기반의 양자 아키텍처 탐색을 통해 효율적인 양자 회로 설계.
