論文の概要: Observation of Emergent $\mathbb{Z}_2$ Gauge Invariance in a
Superconducting Circuit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.05048v2
- Date: Mon, 20 Jun 2022 05:57:43 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-08 18:16:55.251024
- Title: Observation of Emergent $\mathbb{Z}_2$ Gauge Invariance in a
Superconducting Circuit
- Title（参考訳）: 超伝導回路における創発的$\mathbb{Z}_2$ゲージ不変性の観察
- Authors: Zhan Wang, Zi-Yong Ge, Zhongcheng Xiang, Xiaohui Song, Rui-Zhen Huang,
Pengtao Song, Xue-Yi Guo, Luhong Su, Kai Xu, Dongning Zheng, and Heng Fan
- Abstract要約: 10個のトランスモン量子ビットを持つ超伝導回路の創発的$mathbbZ$ゲージ不変性について検討する。
実効ハミルトニアンにおいてゲージ構造が存在しないにもかかわらず、$mathbbZ$ゲージは依然として低エネルギーな状態において現れる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.413924121049094
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Lattice gauge theories (LGTs) are one of the most fundamental subjects in
many-body physics, and has recently attracted considerable research interests
in quantum simulations. Here we experimentally investigate the emergent
$\mathbb{Z}_2$ gauge invariance in a 1D superconducting circuit with 10
transmon qubits. By precisely adjusting staggered longitudinal and transverse
fields to each qubit, we construct an effective Hamiltonian containing an LGT
and gauge-broken terms. The corresponding matter sector can exhibit a
localization, and there also exists a 3-qubit operator, of which the
expectation value can retain nonzero for a long time in low-energy regimes. The
above localization can be regarded as the confinement of matter fields, and the
3-body operator is the $\mathbb{Z}_2$ gauge generator. These experimental
results demonstrate that, despite the absence of gauge structure in the
effective Hamiltonian, $\mathbb{Z}_2$ gauge invariance can still emerge in
low-energy regimes. Our work provides a method for both theoretically and
experimentally studying the rich physics in quantum many-body systems with
emergent gauge invariance.
- Abstract（参考訳）: 格子ゲージ理論(LGTs)は多体物理学において最も基礎的な主題の1つであり、近年量子シミュレーションにおいてかなりの研究関心を集めている。
ここでは, 10個のトランスモン量子ビットを持つ1次元超伝導回路の創発的$\mathbb{Z}_2$ゲージ不変性について実験的に検討する。
各キュービットにスタッガーされた長手および横手フィールドを正確に調整することにより、LGTとゲージ破れ項を含む実効ハミルトニアンを構築する。
対応するマターセクタは局在を示すことができ、3量子ビット演算子が存在し、低エネルギーのレジームでは、期待値が長期間ノンゼロを保てる。
上記の局所化は体場の閉じ込めと見なすことができ、3体作用素は$\mathbb{Z}_2$ gauge generatorである。
これらの実験結果は、実効ハミルトニアンにおいてゲージ構造が存在しないにもかかわらず、$\mathbb{Z}_2$ゲージ不変性が低エネルギーな状態において依然として現れることを示した。
本研究は、創発的ゲージ不変性を持つ量子多体系におけるリッチ物理を理論的および実験的に研究する方法を提供する。
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