論文の概要: Spin-$S$ $\mathrm{U}(1)$ Quantum Link Models with Dynamical Matter on a
Quantum Simulator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.06368v1
- Date: Wed, 10 May 2023 18:00:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-12 17:15:17.380933
- Title: Spin-$S$ $\mathrm{U}(1)$ Quantum Link Models with Dynamical Matter on a
Quantum Simulator
- Title（参考訳）: spin-$s$$$$\mathrm{u}(1)$ 量子シミュレータ上の動的物質を含む量子リンクモデル
- Authors: Jesse Osborne, Bing Yang, Ian P. McCulloch, Philipp Hauke, Jad C.
Halimeh
- Abstract要約: 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。
- 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: Quantum link models (QLMs) offer the realistic prospect for the practical
implementation of lattice quantum electrodynamics (QED) on modern quantum
simulators, and they provide a venue for exploring various nonergodic phenomena
relevant to quantum many-body physics. In these models, gauge and electric
fields are represented by spin-$S$ operators. So far, large-scale realizations
of QLMs have been restricted to $S=1/2$ representations, whereas the
lattice-QED limit is approached at $S\to\infty$. Here, we present a bosonic
mapping for the representation of gauge and electric fields with effective
spin-$S$ operators for arbitrarily large values of $S$. Based on this mapping,
we then propose an experimental scheme for the realization of a large-scale
spin-$1$ $\mathrm{U}(1)$ QLM using spinless bosons in an optical superlattice.
Using perturbation theory and infinite matrix product state calculations, which
work directly in the thermodynamic limit, we demonstrate the faithfulness of
the mapping and stability of gauge invariance throughout all accessible
evolution times. We further demonstrate the potential of our proposed quantum
simulator to address relevant high-energy physics by probing the
(de)confinement of an electron--positron pair by tuning the gauge coupling. Our
work provides an essential step towards gauge-theory quantum simulators in the
quantum-field-theory limit.
- Abstract（参考訳）: 量子リンクモデル(QLM)は、現代の量子シミュレーターに格子量子電磁力学(QED)を実践するための現実的な展望を与え、量子多体物理学に関連する様々な非エルゴード現象を探索する場を提供する。
これらのモデルでは、ゲージと電場はスピン$s$演算子によって表される。
これまでのところ、QLMの大規模実現は$S=1/2$表現に制限されているが、格子-QED極限は$S\to\infty$に近づいている。
ここでは、任意の大値のスピン=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について述べる。
このマッピングに基づいて、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-$1$$\mathrm{U}(1)$ QLMの実現のための実験的スキームを提案する。
摂動理論と熱力学の極限で直接作用する無限行列積状態計算を用いて、あらゆる到達可能な進化時間を通してゲージ不変量の写像と安定性の忠実性を示す。
さらに,電子-ポジトロン対の(de)結合をゲージ結合をチューニングすることにより,関連する高エネルギー物理学に対処する量子シミュレータの可能性を実証する。
我々の研究は、量子場理論極限におけるゲージ理論量子シミュレーターへの重要なステップを提供する。
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