論文の概要: Stabilizing Gauge Theories in Quantum Simulators: A Brief Review
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.13709v1
- Date: Thu, 28 Apr 2022 18:00:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-15 06:22:09.408053
- Title: Stabilizing Gauge Theories in Quantum Simulators: A Brief Review
- Title（参考訳）: 量子シミュレーターにおけるゲージ理論の安定化:簡単なレビュー
- Authors: Jad C. Halimeh and Philipp Hauke
- Abstract要約: 現代の量子シミュレータにおけるゲージ理論の実装は、3つの主な理由から魅力的である。
低エネルギーのテーブルトップデバイスに、新しい高エネルギー物理学のプローブを提供する。
実験的なベンチマークのバナーとして機能する。
量子シミュレータ上でゲージ理論の現象を忠実にモデル化するためには、基礎となるゲージ対称性の安定化が不可欠である。
- 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 simulation is at the heart of the ongoing "second" quantum
revolution, with various synthetic quantum matter platforms realizing evermore
exotic condensed matter and particle physics phenomena at high levels of
precision and control. The implementation of gauge theories on modern quantum
simulators is especially appealing due to three main reasons: (i) it offers a
new probe of high-energy physics on low-energy tabletop devices, (ii) it allows
exploring condensed matter phenomena that are prominent in gauge theories even
without a direct connection to high-energy physics, and (iii) it serves as a
banner of experimental benchmarking given the plethora of local constraints
arising from the gauge symmetry that need to be programmed and controlled. In
order to faithfully model gauge-theory phenomena on a quantum simulator,
stabilizing the underlying gauge symmetry is essential. In this brief review,
we outline recently developed experimentally feasible methods introduced by us
that have shown, in numerical and experimental benchmarks, reliable
stabilization of quantum-simulator implementations of gauge theories. We
explain the mechanism behind these \textit{linear gauge protection} schemes,
and illustrate their power in protecting salient features such as gauge
invariance, disorder-free localization, quantum many-body scars, and other
phenomena of topical interest. We then discuss their application in experiments
based on Rydberg atoms, superconducting qubits, and in particular ultracold
neutral atoms in optical superlattices. We hope this review will illustrate
some facets of the exciting progress in stabilization of gauge symmetry and in
gauge-theory quantum simulation in general.
- Abstract（参考訳）: 量子シミュレーションは、進行中の「第二」量子革命の核心であり、様々な合成量子物質プラットフォームは、よりエキゾチックな凝縮物質と素粒子物理学現象を高い精度と制御レベルで実現している。
現代の量子シミュレータにおけるゲージ理論の実装は、3つの主な理由から特に魅力的である。
(i)低エネルギーテーブルトップデバイスに高エネルギー物理の新しいプローブを提供する。
(ii)高エネルギー物理学と直接のつながりなしにもゲージ理論において顕著である凝縮物現象を探索することができる。
(iii)プログラムや制御を必要とするゲージ対称性から生じる多くの局所的な制約を考えると、実験的なベンチマークのバナーとして機能する。
量子シミュレータ上でのゲージ理論現象を忠実にモデル化するためには,ゲージ対称性の安定化が不可欠である。
本稿では, 数値的, 実験的なベンチマークにおいて, ゲージ理論の量子シミュレータ実装の信頼性の高い安定化を示す実験可能な手法について概説する。
本稿では,これらの<textit{linear gauge protection} スキームの背景にあるメカニズムを説明し,ゲージ不変性,乱れのない局在化,量子多体傷,その他の話題的関心の現象などの有意な特徴の保護におけるそれらの力を説明する。
次に、Rydberg原子、超伝導量子ビット、特に光超格子における超低温中性原子に基づく実験におけるそれらの応用について論じる。
このレビューは、ゲージ対称性の安定化とゲージ理論の量子シミュレーション全般における、エキサイティングな進歩のいくつかの面を示すことを望んでいる。
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