来自欧洲核子研究中心、DESY、IBM量子和其他机构的专家发表了一份白皮书，确定了粒子物理学中可能受益于量子计算技术应用的活动

上周，研究人员发表了一份重要的白皮书，确定了粒子物理学中新兴的量子计算技术可以应用的活动。这篇论文由来自欧洲核子研究中心、DESY、IBM量子和其他30多个组织的专家撰写，现在可以在arXiv上获得预印本。

随着量子计算技术的迅速发展，论文阐述了它们在粒子物理学中的应用，以帮助解决与大型强子对撞机雄心勃勃的升级计划有关的计算挑战，同时也与世界范围内的其他对撞机和低能量实验有关。

这篇论文是由去年11月在欧洲核子研究中心举行的首次“QT4HEP”会议上成立的一个工作组编写的。在过去的8个月里，该工作组的46名成员一直在努力确定量子计算技术可以带来重大好处的领域。

确定的领域涉及理论和实验粒子物理。然后，论文将这些领域映射到量子计算中的“问题公式”。这是确保粒子物理学界在新量子计算机上线时能够从其巨大潜力中获益的重要一步。

“量子计算非常有前途，但并不是粒子物理中的每个问题都适合这种计算模式，”欧洲核子研究中心量子技术计划(CERN QTI)负责人阿尔贝托·迪·梅格里奥(Alberto Di Meglio)说，他是该论文的主要作者之一，与DESY的卡尔·詹森(Karl Jansen)和IBM量子公司的伊万诺·塔维内利(Ivano Tavernelli)共同撰写了这篇论文。“重要的是要确保我们准备好了，我们可以准确地确定这些技术有可能对我们的社区最有用的领域。”

就理论粒子物理而言，作者已经确定了与量子态演化、格规理论、中微子振荡和量子场论有关的有前途的领域。考虑的应用包括量子动力学、晶格规范理论中静态问题的混合量子/经典算法、优化和分类。

在实验方面，作者已经确定了与喷气和轨道重建、稀有信号提取、标准模型问题、部分子阵雨和实验模拟相关的领域。然后将这些问题映射到分类、回归、优化和生成问题。

本文背后的工作组成员现在将开始从论文中列出的活动中选择具体用例，这些用例将通过CERN和DESY参与IBM量子网络，并通过与IBM量子在其“100x100挑战”下的合作来推进。IBM量子是CERN QTI和DESY量子技术与应用中心(CQTA)的长期合作伙伴。

在IBM的100x100挑战中，该公司将在2024年提供一种工具，能够计算100量子位和深度100门操作的电路的无偏可观测值。这将为从粒子物理学和其他研究领域中选择有前途的用例提供一个重要的测试平台。