論文の概要: Quantum simulation of $\mathbb{Z}_2$ lattice gauge theories with
dynamical matter from two-body interactions in $(2+1)$D
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.08541v1
- Date: Tue, 17 May 2022 18:00:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-12 20:57:19.637955
- Title: Quantum simulation of $\mathbb{Z}_2$ lattice gauge theories with
dynamical matter from two-body interactions in $(2+1)$D
- Title（参考訳）: 2+1)$Dの2体相互作用による動的物質を含む$\mathbb{Z}_2$格子ゲージ理論の量子シミュレーション
- Authors: Lukas Homeier, Annabelle Bohrdt, Simon Linsel, Eugene Demler, Jad C.
Halimeh and Fabian Grusdt
- Abstract要約: 力学物質に結合したゲージ場は、物理学の多くの分野において普遍的な枠組みである。
本研究では,2次元空間における局所的な2体相互作用と1体項からゲージ構造が出現する手法を提案する。
提案手法は, 理論物理学の長年の目標だけでなく, 現在の数値手法を応用して, 実験的に研究することができる。
- 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: Gauge fields coupled to dynamical matter are a universal framework in many
disciplines of physics, ranging from particle to condensed matter physics, but
remain poorly understood at strong couplings. Through the steadily increasing
control over numerically inaccessible Hilbert spaces, analog quantum simulation
platforms have become a powerful tool to study interacting quantum many-body
systems. Here we propose a scheme in which a $\mathbb{Z}_2$ gauge structure
emerges from local two-body interactions and one-body terms in two spatial
dimensions. The scheme is suitable for Rydberg atom arrays and enables the
experimental study of both $(2+1)$D $\mathbb{Z}_2$ lattice gauge theories
coupled to dynamical matter ($\mathbb{Z}_2$ mLGTs) and quantum dimer models on
the honeycomb lattice, for which we derive effective Hamiltonians. We discuss
ground-state phase diagrams of the experimentally relevant effective
$\mathbb{Z}_2$ mLGT for $U(1)$ and quantum-$\mathbb{Z}_2$ matter featuring
deconfined phases. Further, we present realistic experimental probes and show
signatures of disorder-free localization as well as the Schwinger effect in
$(2+1)$D using small-scale exact diagonalization studies. Our proposed scheme
allows to experimentally study not only longstanding goals of theoretical
physics, such as Fradkin and Shenker's (PRD 19, 1979) conjectured phase
diagram, but also go beyond regimes accessible with current numerical
techniques.
- Abstract（参考訳）: ゲージ場は、粒子から凝縮物質物理学まで、多くの物理学分野において普遍的な枠組みであるが、強いカップリングではよく理解されていない。
数値的に到達不能なヒルベルト空間に対する制御が着実に増加し、アナログ量子シミュレーションプラットフォームは相互作用する量子多体系を研究する強力なツールとなった。
ここでは, 2次元の局所的な2体相互作用と1体項から,$\mathbb{z}_2$ゲージ構造が出現するスキームを提案する。
このスキームは、ライドベルク原子配列に適合し、力学物質(\mathbb{Z}_2$mLGTs)に結合した$(2+1)$D$\mathbb{Z}_2$格子ゲージ理論と、ハニカム格子上の量子二量体モデルの両方の実験的な研究を可能にする。
u(1)$ およびquantum-$\mathbb{z}_2$ matter に対する実験的に有効な $\mathbb{z}_2$ mlgt の基底状態相図について検討した。
さらに,2+1ドル(約2300円)のシュウィンガー効果を,小型の精密対角化実験を用いて実測実験を行い,障害のない局所化の兆候を示す。
提案手法は、フラドキンやシェンカーの予測位相図(PRD 19 1979)のような理論物理学の長年の目標だけでなく、現在の数値的手法で利用できる状態を超えて実験的に研究することができる。
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