論文の概要: Lattice gauge theory and dynamical quantum phase transitions using noisy
intermediate scale quantum devices
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2008.08980v3
- Date: Wed, 2 Jun 2021 07:26:19 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-05 12:28:24.879002
- Title: Lattice gauge theory and dynamical quantum phase transitions using noisy
intermediate scale quantum devices
- Title（参考訳）: 雑音型中間スケール量子デバイスを用いた格子ゲージ理論と動的量子相転移
- Authors: Simon Panyella Pedersen, Nikolaj Thomas Zinner
- Abstract要約: 本研究では, (1+1)D U(1)量子リンクモデルの時間的変動について検討した。
このシステムでは、考慮された全てのシステムサイズに対して、動的量子相転移が実行される。
U(1)量子リンクモデルの汎用実装のための超伝導回路のクラスを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Lattice gauge theories are a fascinating and rich class of theories relating
to the most fundamental models of particle physics, and as experimental control
on the quantum level increases there is a growing interest in non-equilibrium
effects such as dynamical quantum phase transitions. To demonstrate how these
physical theories can be accessed in near-term quantum devices, we study the
dynamics of a (1+1)D U(1) quantum link model following quenches of its
mass-term. We find that the system undergoes dynamical quantum phase
transitions for all system sizes considered, even the smallest where the
dynamics can be solved analytically. We devise a gauge invariant string order
parameter whose zeros correlates with the structure of the Loschmidt amplitude,
making the order parameter useful for experimental study in near-term devices.
The zeros of the Loschmidt amplitude as well as the zeros of our order
parameter are revealed by vortices in their phases, which can be counted by a
topologically invariant winding number. With noisy intermediate scale quantum
devices in mind, we propose a class of superconducting circuits for the general
implementation of U(1) quantum link models. The principles of these circuits
can be generalized to implement other, more complicated gauge symmetries.
Furthermore, the circuit can be modularly scaled to any lattice configuration.
Simulating the circuit dynamics with realistic circuit parameters we find that
it implements the target dynamics with a steady average fidelity of $ 99.5\% $
or higher. Finally, we consider readout of the circuit using a method that
yields information about all the degrees of freedom with resonators coupled
dispersively to only a subset of them. This constitutes a direct and relatively
straightforward protocol to access both Loschmidt amplitudes and the order
parameter.
- Abstract（参考訳）: 格子ゲージ理論は、粒子物理学の最も基本的なモデルに関する魅力的なリッチな理論のクラスであり、量子レベルの実験的制御が増加するにつれて、動的量子相転移のような非平衡効果への関心が高まっている。
これらの物理理論が短期量子デバイスでどのようにアクセスできるかを実証するために、質量項のクエンチに従う(1+1)d u(1)量子リンクモデルのダイナミクスについて研究する。
このシステムは, 解析的に解ける最小のシステムでも, 考慮された全てのシステムサイズに対して, 動的量子相転移を行う。
そこで我々は,ゼロがLoschmidt振幅の構造と相関するゲージ不変な文字列順序パラメータを考案し,その順序パラメータを短期デバイス実験に役立てる。
ロスシュミット振幅の零点と我々の次数パラメータの零点は、それらの相の渦によって明らかにされ、位相不変な巻数によって数えられる。
ノイズの多い中間量子デバイスを念頭に置いて,U(1)量子リンクモデルの汎用実装のための超伝導回路のクラスを提案する。
これらの回路の原理は、他のより複雑なゲージ対称性を実装するために一般化することができる。
さらに、回路を任意の格子構成にモジュール化することができる。
回路のダイナミクスを現実的な回路パラメータでシミュレートすることで、目標のダイナミクスを99.5\%$以上の安定した平均忠実性で実装できることが分かりました。
最後に、共振器を1つのサブセットに分散結合した全ての自由度に関する情報を得る手法を用いて、回路の読み出しについて検討する。
これは、Loschmidt振幅と順序パラメータの両方にアクセスするための直接的かつ比較的単純なプロトコルを構成する。
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