論文の概要: Quantum computation of dynamical quantum phase transitions and
entanglement tomography in a lattice gauge theory
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.03089v1
- Date: Thu, 6 Oct 2022 17:47:33 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-23 14:42:41.679661
- Title: Quantum computation of dynamical quantum phase transitions and
entanglement tomography in a lattice gauge theory
- Title（参考訳）: 格子ゲージ理論における動的量子相転移の量子計算と絡み合いトモグラフィ
- Authors: Niklas Mueller, Joseph A. Carolan, Andrew Connelly, Zohreh Davoudi,
Eugene F. Dumitrescu, K\"ubra Yeter-Aydeniz
- Abstract要約: 平衡から遠く離れた強い結合ゲージ理論は、初期の宇宙の物理学を照らすことのできる特異な特徴を示す可能性がある。
我々は、非等時相関関数を計算し、単純な格子ゲージ理論の非平衡状態のエンタングルメントトモグラフィーを行う。
結果は、量子コンピュータ上の格子ゲージ理論における動的量子相転移の最初の観測である。
- 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: Strongly-coupled gauge theories far from equilibrium may exhibit unique
features that could illuminate the physics of the early universe and of hadron
and ion colliders. Studying real-time phenomena has proven challenging with
classical-simulation methods, but is a natural application of quantum
simulation. To demonstrate this prospect, we quantum compute non-equal time
correlation functions and perform entanglement tomography of non-equilibrium
states of a simple lattice gauge theory, the Schwinger model, using a
trapped-ion quantum computer by IonQ Inc. As an ideal target for near-term
devices, a recently-predicted (Phys.Rev.Lett. 122 (2019) 5, 050403) dynamical
quantum phase transition in this model is studied by preparing, quenching, and
tracking the subsequent non-equilibrium dynamics in three ways: i) overlap
echos signaling dynamical transitions, ii) non-equal time correlation functions
with an underlying topological nature, and iii) the entanglement structure of
non-equilibrium states, including Entanglement Hamiltonians. These results
constitute the first observation of a dynamical quantum phase transition in a
lattice gauge theory on a quantum computer, and are a first step toward
investigating topological phenomena in nuclear and high-energy physics using
quantum technologies.
- Abstract（参考訳）: 平衡から遠く離れた強結合ゲージ理論は、初期の宇宙やハドロンやイオン衝突型加速器の物理学を照らし出す独特な特徴を示すかもしれない。
リアルタイム現象の研究は古典シミュレーション法では難しいことが証明されているが、量子シミュレーションの自然な応用である。
この可能性を示すために、IonQ Inc. によるトラップイオン量子コンピュータを用いて、量子非等時相関関数を計算し、単純な格子ゲージ理論であるシュウィンガーモデルの非平衡状態のエンタングルメントトモグラフィーを行う。
短期機器の理想的なターゲットとして、最近予測された(Phys.Rev.Lett)。
122 (2019) 5, 050403) このモデルにおける動的量子相転移は、次の3つの方法で非平衡ダイナミクスを準備、クエンチ、追跡することによって研究される。
一 ダイナミックな遷移を合図する重複エコー
二 トポロジカルな性質の非等時相関関数及び等時相関関数
三 非平衡状態の絡み合い構造であって、絡み合いハミルトニアンを含むもの
これらの結果は、量子コンピュータ上の格子ゲージ理論における動的量子相転移の最初の観測であり、量子技術を用いた核・高エネルギー物理学における位相現象の研究への第一歩である。
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