論文の概要: Spin exchange-enabled quantum simulator for large-scale non-Abelian gauge theories
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.06373v3
- Date: Mon, 07 Oct 2024 06:18:56 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-08 13:09:15.796663
- 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
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- 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 bosonic 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り、主にアベリアゲージ群に限定されている。
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2つの具体的な提案について述べる。
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の不変性の安定性を実証する。
我々は,関連する磁気プラケットと最小ゲージ・マッター結合項を特徴とする有効ゲージ不変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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