論文の概要: Large-Scale $2+1$D $\mathrm{U}(1)$ Gauge Theory with Dynamical Matter in
a Cold-Atom Quantum Simulator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.01380v2
- Date: Thu, 10 Nov 2022 11:07:09 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-20 16:39:22.407271
- Title: Large-Scale $2+1$D $\mathrm{U}(1)$ Gauge Theory with Dynamical Matter in
a Cold-Atom Quantum Simulator
- Title（参考訳）: コールド原子量子シミュレータにおける力学物質を含む大規模2+1$d$\mathrm{u}(1)$ゲージ理論
- Authors: Jesse Osborne, Ian P. McCulloch, Bing Yang, Philipp Hauke, Jad C.
Halimeh
- Abstract要約: 量子シミュレータ技術の主要な推進役は、高レベルの制御とチューニング性で合成量子物質のセットアップにおいて高エネルギー現象を観測することである。
本稿では、スピンレスボソンを持つ冷原子量子シミュレータにおいて、動的物質とゲージ場を持つ大規模2+1$D $mathrmU(1)$ゲージ理論を実験的に実現可能な実現法を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.1192594881563127
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: A major driver of quantum-simulator technology is the prospect of probing
high-energy phenomena in synthetic quantum matter setups at a high level of
control and tunability. Here, we propose an experimentally feasible realization
of a large-scale $2+1$D $\mathrm{U}(1)$ gauge theory with dynamical matter and
gauge fields in a cold-atom quantum simulator with spinless bosons. We present
the full mapping of the corresponding Gauss's law onto the bosonic
computational basis. We then show that the target gauge theory can be
faithfully realized and stabilized by an emergent gauge protection term in a
two-dimensional single-species Bose--Hubbard optical Lieb superlattice with two
spatial periods along either direction, thereby requiring only moderate
experimental resources already available in current cold-atom setups. Using
infinite matrix product states, we calculate numerical benchmarks for adiabatic
sweeps and global quench dynamics that further confirm the fidelity of the
mapping. Our work brings quantum simulators of gauge theories a significant
step forward in terms of investigating particle physics in higher spatial
dimensions, and is readily implementable in existing cold-atom platforms.
- Abstract（参考訳）: 量子シミュレータ技術の主要な推進役は、高レベルの制御とチューニング性で合成量子物質のセットアップにおいて高エネルギー現象を観測することである。
ここでは,スピンレスボーソンを用いたコールド原子量子シミュレータにおいて,動的物質とゲージ場を持つ大規模2+1$d$\mathrm{u}(1)$ゲージ理論を実験的に実現することを提案する。
対応するガウスの法則のボソニック計算基底への全写像を提示する。
次に,2つの空間周期を有する2次元単種bose-hubbard光学リーブ超格子において,目標ゲージ理論を創発的ゲージ保護項によって忠実に実現・安定化できることを示す。
無限行列積状態を用いて断熱スイープと大域的クエンチダイナミクスの数値ベンチマークを計算し、マッピングの忠実性をさらに確認する。
我々の研究は、ゲージ理論の量子シミュレーターを高空間次元における粒子物理学の研究において大きな前進をもたらし、既存の冷原子プラットフォームで容易に実装できる。
関連論文リスト
- Thermalization and Criticality on an Analog-Digital Quantum Simulator [133.58336306417294]
本稿では,69個の超伝導量子ビットからなる量子シミュレータについて述べる。
古典的Kosterlitz-Thouless相転移のシグネチャと,Kibble-Zurekスケール予測からの強い偏差を観測する。
本システムは, 対角二量体状態でディジタル的に調製し, 熱化時のエネルギーと渦の輸送を画像化する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-05-27T17:40:39Z) - Quantum data learning for quantum simulations in high-energy physics [55.41644538483948]
本研究では,高エネルギー物理における量子データ学習の実践的問題への適用性について検討する。
我々は、量子畳み込みニューラルネットワークに基づくアンサッツを用いて、基底状態の量子位相を認識できることを数値的に示す。
これらのベンチマークで示された非自明な学習特性の観察は、高エネルギー物理学における量子データ学習アーキテクチャのさらなる探求の動機となる。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-06-29T18:00:01Z) - Spin-$S$ $\mathrm{U}(1)$ Quantum Link Models with Dynamical Matter on a
Quantum Simulator [3.1192594881563127]
実効スピン-S$演算子を用いたゲージおよび電場表現のためのボソニック写像を提案する。
次に、光学超格子におけるスピンレスボソンを用いた大規模スピンの実現のための実験的スキームを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-05-10T18:00:01Z) - Ergodicity Breaking Under Confinement in Cold-Atom Quantum Simulators [1.3367376307273382]
スピン$1/2$量子リンクは、トポロジカル$theta$-angleを持つ1+1$D量子電磁力学の定式化を考える。
閉じ込めと、量子多体散乱とヒルベルト空間の断片化というエルゴディディディティ破滅のパラダイムの相互作用を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-01-18T19:00:01Z) - Thermalization dynamics of a gauge theory on a quantum simulator [6.039858993863839]
ゲージ理論は近代物理学の基礎を形成する。
U(1)対称ゲージ場理論のユニタリダイナミクスの量子シミュレーションを行う。
熱アンサンブルによりよく近似された定常状態へのグローバル量子クエンチと平衡について検討する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-28T18:00:01Z) - Photon-mediated Stroboscopic Quantum Simulation of a $\mathbb{Z}_{2}$
Lattice Gauge Theory [58.720142291102135]
格子ゲージ理論(LGT)の量子シミュレーションは、非摂動粒子と凝縮物質物理学に取り組むことを目的としている。
現在の課題の1つは、量子シミュレーション装置に自然に含まれない4体(プラケット)相互作用が現れる1+1次元を超えることである。
原子物理学の最先端技術を用いて基底状態の調製とウィルソンループの測定方法を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-27T18:10:08Z) - Lattice Quantum Chromodynamics and Electrodynamics on a Universal
Quantum Computer [0.033842793760651545]
量子コンピュータ上で格子ゲージ理論をシミュレートするための完全な命令バイインストラクションを示す。
任意の空間次元における格子ゲージ理論は$tildeO(T3/2N3/2Lambda/epsilon1/2)$Tゲートを用いてシミュレートできることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-27T12:27:39Z) - Engineering analog quantum chemistry Hamiltonians using cold atoms in
optical lattices [69.50862982117127]
数値的なアナログシミュレータの動作条件をベンチマークし、要求の少ない実験装置を見出す。
また、離散化と有限サイズ効果により生じるシミュレーションの誤差についてより深く理解する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-11-28T11:23:06Z) - Towards simulating 2D effects in lattice gauge theories on a quantum
computer [1.327151508840301]
本研究では,既存の量子技術を用いた2次元量子力学(2次元QED)の基底状態特性を実験的に研究する量子シミュレーション手法を提案する。
この提案は、arXiv:2006.14160における効果的なスピンモデルとしての格子ゲージ理論の定式化に基づいている。
本稿では、磁場効果の研究のための2つの変分量子固有解法(VQE)ベースのプロトコルと、QEDの動作結合を計算するための重要な第一歩について述べる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-08-21T01:20:55Z) - Quantum Simulation of 2D Quantum Chemistry in Optical Lattices [59.89454513692418]
本稿では,光学格子中の低温原子に基づく離散2次元量子化学モデルのアナログシミュレータを提案する。
まず、単一フェルミオン原子を用いて、HとH$+$の離散バージョンのような単純なモデルをシミュレートする方法を分析する。
次に、一つのボゾン原子が2つのフェルミオン間の効果的なクーロン反発を媒介し、2次元の水素分子の類似性をもたらすことを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-02-21T16:00:36Z) - Probing the Universality of Topological Defect Formation in a Quantum
Annealer: Kibble-Zurek Mechanism and Beyond [46.39654665163597]
一次元横フィールドイジングモデルによるトポロジカル欠陥生成の実験的検討について報告する。
位相フリップ誤差を伴う開系量子力学のKZMにより量子シミュレータの結果を実際に説明できることが判明した。
これは、環境からの孤立を仮定する一般化KZM理論の理論的予測が、その元のスコープを越えてオープンシステムに適用されることを意味する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-01-31T02:55:35Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。