論文の概要: Quantum Simulation of Lattice Gauge Theories on Superconducting Circuits: Quantum Phase Transition and Quench Dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.13350v3
• Date: Wed, 9 Feb 2022 08:02:33 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-30 18:52:04.297958
• Title: Quantum Simulation of Lattice Gauge Theories on Superconducting Circuits: Quantum Phase Transition and Quench Dynamics
• Title（参考訳）: 超伝導回路上の格子ゲージ理論の量子シミュレーション:量子相転移とクエンチダイナミクス
• Authors: Zi-Yong Ge, Rui-Zhen Huang, Zi Yang Meng, and Heng Fan
• Abstract要約: 超伝導量子回路上での$mathbbZ$ LGTを近似する実装を提案する。 横磁場(電場)の増加に伴い、閉じ込めシステムは、乱れた位相から変換対称性の破れ相への量子相転移を表示する。 本研究は, 超伝導回路上でのLGTのシミュレーション方法として, 量子相転移やクエンチダイナミクスについて検討した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.967081346848687
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Recently, quantum simulation of low-dimensional lattice gauge theories (LGTs) has attracted many interests, which may improve our understanding of strongly correlated quantum many-body systems. Here, we propose an implementation to approximate $\mathbb{Z}_2$ LGT on superconducting quantum circuits, where the effective theory is a mixture of a LGT and a gauge-broken term. Using matrix product state based methods, both the ground state properties and quench dynamics are systematically investigated. With an increase of the transverse (electric) field, the system displays a quantum phase transition from a disordered phase to a translational symmetry breaking phase. In the ordered phase, an approximate Gauss law of the $\mathbb{Z}_2$ LGT emerges in the ground state. Moreover, to shed light on the experiments, we also study the quench dynamics, where there is a dynamical signature of the spontaneous translational symmetry breaking. The spreading of the single particle of matter degree is diffusive under the weak transverse field, while it is ballistic with small velocity for the strong field. Furthermore, due to the emergent Gauss law under the strong transverse field, the matter degree can also exhibit confinement dynamics which leads to a strong suppression of the nearest-neighbor hopping. Our results pave the way for simulating the LGT on superconducting circuits, including the quantum phase transition and quench dynamics.
• Abstract（参考訳）: 近年,低次元格子ゲージ理論(LGT)の量子シミュレーションが注目されている。 そこで本研究では, 超伝導量子回路上での |\mathbb{z}_2$ lgt を近似する実装を提案し, 有効理論は lgt とゲージブローク項の混合である。 行列積状態に基づく手法を用いて, 基底状態特性とクエンチダイナミクスを体系的に検討した。 横(電)場の増加に伴い、この系は乱れた位相から翻訳対称性の破れ相への量子位相遷移を示す。 順序付けられた位相において、{\mathbb{z}_2$ lgt の近似ガウス則が基底状態において現れる。 さらに, 実験に光を当てるために, 自発的翻訳対称性の破れの動的シグネチャが存在するクエンチ力学についても検討した。 物質次数の単一粒子の拡散は弱い横磁場下では拡散的であるが、強い磁場では小さい速度で弾道的である。 さらに、強い横磁場下でのガウス法則により、物質次数はまた、最も近い隣のホッピングを強く抑制する閉じ込めのダイナミクスを示すことができる。 本研究は, 超伝導回路上でのLGTのシミュレーション方法として, 量子相転移やクエンチダイナミクスについて検討した。

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