Digital quantum simulations of Yang-Mills lattice gauge theories

I metodi di calcolo tradizionali per le teorie di gauge su reticolo risultano problematici in regioni di diagrammi di fase a grandi valori del potenziale chimico o quando sono utilizzate per riprodurre la dinamica in tempo reale di un modello. Tali problemi possono essere evitati da simulazioni quantistiche delle teorie di gauge su reticolo, le quali stanno diventando sempre più riproducibili sperimentalmente, grazie ai recenti progressi tecnologici. In questa tesi formuliamo una versione delle teorie di Yang-Mills su reticolo appropriata per risolvere il problema della dimensione infinita dello spazio di Hilbert associato ai bosoni di gauge. Questa formulazione è adatta per essere riprodotta in un simulatore quantistico e ne implementiamo una completa simulazione su un computer quantistico digitale, sfruttando il framework Qiskit. In questa simulazione misuriamo le energie del ground state e i valori di aspettazione di alcuni Wilson loop al variare dell'accoppiamento della teoria, per studiarne le fasi e valutare la prestazione dei metodi usati.