論文の概要: Achieving the quantum field theory limit in far-from-equilibrium quantum
link models
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.04501v3
- Date: Wed, 14 Dec 2022 13:20:12 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-05 02:54:44.412579
- Title: Achieving the quantum field theory limit in far-from-equilibrium quantum
link models
- Title（参考訳）: 平衡量子リンクモデルにおける量子場理論の極限化
- Authors: Jad C. Halimeh, Maarten Van Damme, Torsten V. Zache, Debasish
Banerjee, Philipp Hauke
- Abstract要約: 格子ゲージ理論の量子リンクモデル正規化に関する基本的な問題は、ゲージ理論の量子場理論の極限をいかに忠実に捉えるかである。
ここでは、この極限へのアプローチは、格子ゲージ理論の非平衡力学にも寄与することを示す。
さらに, 量子リンク格子ゲージ理論の最先端有限サイズ超低温原子とNISQデバイス実装が, 遠方平衡状態においても, 量子場理論の限界をシミュレートする真の可能性を持っていることを確認した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Realizations of gauge theories in setups of quantum synthetic matter open up
the possibility of probing salient exotic phenomena in condensed matter and
high-energy physics, along with potential applications in quantum information
and science technologies. In light of the impressive ongoing efforts to achieve
such realizations, a fundamental question regarding quantum link model
regularizations of lattice gauge theories is how faithfully they capture the
quantum field theory limit of gauge theories. Recent work [Zache, Van Damme,
Halimeh, Hauke, and Banerjee, at
https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.106.L091502 has shown
through analytic derivations, exact diagonalization, and infinite matrix
product state calculations that the low-energy physics of $1+1$D
$\mathrm{U}(1)$ quantum link models approaches the quantum field theory limit
already at small link spin length $S$. Here, we show that the approach to this
limit also lends itself to the far-from-equilibrium quench dynamics of lattice
gauge theories, as demonstrated by our numerical simulations of the Loschmidt
return rate and the chiral condensate in infinite matrix product states, which
work directly in the thermodynamic limit. Similar to our findings in
equilibrium that show a distinct behavior between half-integer and integer link
spin lengths, we find that criticality emerging in the Loschmidt return rate is
fundamentally different between half-integer and integer spin quantum link
models in the regime of strong electric-field coupling. Our results further
affirm that state-of-the-art finite-size ultracold-atom and NISQ-device
implementations of quantum link lattice gauge theories have the real potential
to simulate their quantum field theory limit even in the far-from-equilibrium
regime.
- Abstract（参考訳）: 量子合成物質のセットアップにおけるゲージ理論の実現は、凝縮物質や高エネルギー物理学における有能なエキゾチック現象の発見の可能性と、量子情報や科学技術への潜在的な応用をもたらす。
このような実現に向けた目覚ましい努力から、格子ゲージ理論の量子リンクモデル正規化に関する根本的な疑問は、ゲージ理論の量子場理論の極限をいかに忠実に捉えるかである。
最近の研究(zache, van damme, halimeh, hauke, banerjee, at https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/physrevd.106.l091502)では、解析的導出、正確な対角化、無限行列積状態計算により、1+1$d$\mathrm{u}(1) の低エネルギー物理学が既に小さなリンクスピン長$s$で量子場理論の限界に近づくことが示されている。
ここでは、この極限へのアプローチは、熱力学の極限で直接働く無限行列積状態におけるロシミト回帰率とキラル凝縮の数値シミュレーションで示されているように、格子ゲージ理論の遠方平衡クエンチ力学にも寄与することを示す。
半整数スピン長と整数スピン長の間に異なる挙動を示す平衡の発見と同様、強い電場結合の条件下では、半整数スピン量子リンクモデルと整数スピン量子リンクモデルとでは、ロシミト戻り率の臨界性が根本的に異なることが分かる。
さらに, 量子リンク格子ゲージ理論の最先端の有限サイズ超コールド原子およびnisqデバイス実装は, 平衡状態から遠い状態においても, 量子場理論の限界をシミュレートする可能性を秘めている。
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