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Dirac quantum walks with conserved angular momentum

Authors :
Fabrice Debbasch
Gareth Jay
Pablo Arnault
The University of Western Australia (UWA)
Laboratoire Méthodes Formelles (LMF)
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)
Quantum Computation Structures (QuaCS)
Inria Saclay - Ile de France
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire Méthodes Formelles (LMF)
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-CentraleSupélec-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)
Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique et Atmosphères = Laboratory for Studies of Radiation and Matter in Astrophysics and Atmospheres (LERMA)
École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-CY Cergy Paris Université (CY)
HEP, INSPIRE
Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA (UMR_8112))
Sorbonne Université (SU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Cergy Pontoise (UCP)
Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)
Source :
Quantum Studies: Mathematics and Foundations, Quantum Studies: Mathematics and Foundations, 2021, 8 (4), pp.419-430. ⟨10.1007/s40509-021-00253-x⟩
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

A quantum walk (QW) simulating the flat $$(1 + 2)$$ D Dirac equation on a spatial polar grid is constructed. Because fermions are represented by spinors, which do not constitute a representation of the rotation group $${\mathrm{SO}}(3)$$ , but rather of its double cover $${\mathrm{SU}}(2)$$ , the QW can only be defined globally on an extended spacetime where the polar angle extends from 0 to $$4 \pi $$ . The coupling of the QW with arbitrary electromagnetic fields is also presented. Finally, the cylindrical relativistic Landau levels of the Dirac equation are computed explicitly and simulated by the QW.

Details

Language :
English
ISSN :
21965609 and 21965617
Database :
OpenAIRE
Journal :
Quantum Studies: Mathematics and Foundations, Quantum Studies: Mathematics and Foundations, 2021, 8 (4), pp.419-430. ⟨10.1007/s40509-021-00253-x⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....292ffdcf7ba1355b334975fdd5a7587a
Full Text :
https://doi.org/10.1007/s40509-021-00253-x⟩