量子计算机上 $3+1$ 中微子振荡中的CP不对称性与可见衰变
CP asymmetry and visible decay in $3+1$ neutrino oscillations on a quantum computer
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- The State University of New York, Buffalo（纽约州立大学布法罗分校）
- Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
- University of Oklahoma（俄克拉荷马大学）
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中文总结 AI 辅助
本研究利用量子模拟在 $3+1$ 中微子框架下，分析可见衰变对CP不对称性的影响，区分母衰减与子再生贡献，并在IBM量子处理器上验证了理论预测。
中文摘要 AI 辅助
我们利用量子模拟研究在 $3+1$ 中微子情景中，可见中微子衰变如何改变 $\nu_\mu \to \nu_e$ 振荡中的真空CP不对称性。衰变道保持CP对称性，CP破坏来源于混合矩阵中的相位。我们追踪可见衰变引起的能量再分布，并区分母粒子衰减和子粒子再生如何分别改变CP不对称性。对于参考基准，再生贡献为 $4.85\times10^{-4}$，约占衰变诱导总位移的 $46\\%$。有效双能量模型的完整电路与独立的经典演化结果一致。在IBM量子处理器上，我们制备以衰变为条件的子粒子态，并使用固定的源和衰变概率恢复其物理归一化。经过测量误差校正后，味道概率和相干性测量均与预测在标准误差范围内一致。零控制实验检验了当子粒子相干性或相关的CP敏感混合因子消失时，再生信号的抑制情况。
英文摘要
We use quantum simulation to study how visible neutrino decay modifies the vacuum CP asymmetry in muon-to-electron oscillations within a $3+1$ neutrino scenario. The decay channel preserves CP symmetry, with CP violation arising from phases in the mixing matrix. We track the energy redistribution from visible decay and distinguish how parent attenuation and daughter regeneration modify the CP asymmetry. For the reference benchmark, the regenerated contribution is $4.85\times10^{-4}$, approximately $46\%$ of the total decay-induced shift. The full circuit for an effective two-energy model agrees with independent classical evolution. On an IBM quantum processor, we prepare the daughter state conditioned on decay and restore its physical normalization using fixed source and decay probabilities. After correction for measurement errors, the flavor-probability and coherence measurements both agree with the prediction within one standard error. Null controls test the suppression of the regenerated signal when daughter coherence or the relevant CP-sensitive mixing factor vanishes.
