論文の概要: Toward simulating quantum field theories with controlled phonon-ion dynamics: A hybrid analog-digital approach

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.09346v1
• Date: Mon, 19 Apr 2021 14:35:24 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-03 04:40:01.067285
• Title: Toward simulating quantum field theories with controlled phonon-ion dynamics: A hybrid analog-digital approach
• Title（参考訳）: 制御フォノンイオンダイナミクスを用いた量子場理論のシミュレーションに向けて--アナログ・デジタルハイブリッドアプローチ
• Authors: Zohreh Davoudi, Norbert M. Linke, and Guido Pagano
• Abstract要約: 選択された量子場理論のハイブリッドアナログ-デジタル量子シミュレーションを提案する。 一方、この提案の半デジタル的性質は、工学的なジェネリックモデル相互作用の柔軟性を提供する。 一方、ボゾン場を閉じ込められたイオン系の自由度に符号化することで、シミュレーターリソースをより効率的に利用することができる。
• 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: Quantum field theories are the cornerstones of modern physics, providing relativistic and quantum mechanical descriptions of physical systems at the most fundamental level. Simulating real-time dynamics within these theories remains elusive in classical computing. This provides a unique opportunity for quantum simulators, which hold the promise of revolutionizing our simulation capabilities. Trapped-ion systems are successful quantum-simulator platforms for quantum many-body physics and can operate in digital, or gate-based, and analog modes. Inspired by the progress in proposing and realizing quantum simulations of a number of relativistic quantum field theories using trapped-ion systems, and by the hybrid analog-digital proposals for simulating interacting boson-fermion models, we propose hybrid analog-digital quantum simulations of selected quantum field theories, taking recent developments to the next level. On one hand, the semi-digital nature of this proposal offers more flexibility in engineering generic model interactions compared with a fully-analog approach. On the other hand, encoding the bosonic fields onto the phonon degrees of freedom of the trapped-ion system allows a more efficient usage of simulator resources, and a more natural implementation of intrinsic quantum operations in such platforms. This opens up new ways for simulating complex dynamics of e.g., Abelian and non-Abelian gauge theories, by combining the benefits of digital and analog schemes.
• Abstract（参考訳）: 場の量子論は現代物理学の基盤であり、最も基本的な物理系の相対論的および量子力学的記述を提供する。 これらの理論の中でリアルタイムダイナミクスをシミュレートすることは、古典的計算ではいまだに理解できない。 これは量子シミュレータにユニークな機会を与え、シミュレーション能力に革命をもたらすことを約束します。 トラップイオンシステムは、量子多体物理学のための量子シミュレーションプラットフォームとして成功し、デジタル、ゲートベース、アナログモードで動作する。 トラップイオン系を用いた多くの相対論的量子場理論の量子シミュレーションの提案と実現の進展、および相互作用するボソン・フェルミオンモデルをシミュレートするハイブリッドアナログ・デジタルの提案に触発されて、選択された量子場理論のハイブリッドアナログ・デジタル量子シミュレーションを提案する。 一方、この提案の半デジタル的性質は、完全なアナログアプローチと比較して、工学的なジェネリックモデル相互作用の柔軟性を提供する。 一方、ボゾン場を捕捉イオン系の自由度自由度に符号化することで、シミュレーターリソースのより効率的な利用と、そのようなプラットフォームにおける固有量子演算のより自然な実装が可能になる。 これは、デジタルスキームとアナログスキームの利点を組み合わせることで、例えば、アベリアおよび非アベリアゲージ理論の複素力学をシミュレートする新しい方法を開く。

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