論文の概要: Spin exchange-enabled quantum simulator for large-scale non-Abelian
gauge theories
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.06373v1
- Date: Wed, 10 May 2023 18:00:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-12 17:03:44.097696
- Title: Spin exchange-enabled quantum simulator for large-scale non-Abelian
gauge theories
- Title（参考訳）: スピン交換可能な大規模非アベリアゲージ理論のための量子シミュレータ
- Authors: Jad C. Halimeh, Lukas Homeier, Annabelle Bohrdt, Fabian Grusdt
- Abstract要約: 量子シミュレーターにおける大規模格子ゲージ理論(LGT)の忠実な実装のための中心的な要件は、基礎となるゲージ対称性の保護である。
本稿では, 大規模非アベリアの$mathrmSU(N)$と$mathrmU(N)$ LGTsを, 動的物質を$d+1$Dで実装するための実験的に実現可能なアプローチを提案する。
提案手法は,アナログ量子シミュレータにおける大規模非アベリア量子リンクモデルの短期実現への道を開くものである。
- 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: A central requirement for the faithful implementation of large-scale lattice
gauge theories (LGTs) on quantum simulators is the protection of the underlying
gauge symmetry. Recent advancements in the experimental realizations of
large-scale LGTs have been impressive, albeit mostly restricted to Abelian
gauge groups. Guided by this requirement for gauge protection, we propose an
experimentally feasible approach to implement large-scale non-Abelian
$\mathrm{SU}(N)$ and $\mathrm{U}(N)$ LGTs with dynamical matter in $d+1$D,
enabled by two-body spin-exchange interactions realizing local emergent
gauge-symmetry stabilizer terms. We present two concrete proposals for $2+1$D
$\mathrm{SU}(2)$ and $\mathrm{U}(2)$ LGTs, including dynamical matter and
induced plaquette terms, that can be readily implemented in current
ultracold-molecule and next-generation ultracold-atom platforms. We provide
numerical benchmarks showcasing experimentally accessible dynamics, and
demonstrate the stability of the underlying non-Abelian gauge invariance. We
develop a method to obtain the effective gauge-invariant model featuring the
relevant magnetic plaquette and minimal gauge-matter coupling terms. Our
approach paves the way towards near-term realizations of large-scale
non-Abelian quantum link models in analog quantum simulators.
- Abstract（参考訳）: 量子シミュレーターにおける大規模格子ゲージ理論(LGT)の忠実な実装のための中心的な要件は、基礎となるゲージ対称性の保護である。
大規模lgtの実験的実現の最近の進歩は印象的であるが、ほとんどはアーベルゲージ群に限られている。
ゲージ保護のためのこの要件により、局所創発的なゲージ対称性安定化項を具現化するスピン交換相互作用により、d+1$Dの動的物質を持つ大規模非アベリアの$\mathrm{SU}(N)$および$\mathrm{U}(N)$ LGTを実装する実験可能なアプローチを提案する。
2+1$d$\mathrm{su}(2)$と$\mathrm{u}(2)$lgtsの具体的な提案を2つ提示し,現在の超古分子および次世代超古原子プラットフォームで容易に実装できる。
実験的にアクセス可能なダイナミクスを示す数値ベンチマークを提供し、基礎となる非アベリアゲージ不変性の安定性を示す。
関連する磁気プラーペットと最小ゲージマッター結合項を特徴とする効果的なゲージ不変量モデルを得る手法を開発した。
提案手法は,アナログ量子シミュレータにおける大規模非アベリア量子リンクモデルの短期実現への道を開くものである。
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