論文の概要: Synthetic $\mathbb{Z}_2$ gauge theories based on parametric excitations
of trapped ions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.08700v1
- Date: Mon, 15 May 2023 15:01:09 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-16 14:06:49.460342
- Title: Synthetic $\mathbb{Z}_2$ gauge theories based on parametric excitations
of trapped ions
- Title（参考訳）: トラップイオンのパラメトリック励起に基づく合成$\mathbb{Z}_2$ゲージ理論
- Authors: O. B\u{a}z\u{a}van, S. Saner, E. Tirrito, G. Araneda, R. Srinivas, A.
Bermudez
- Abstract要約: 動的ボソニック物質を用いた$mathbbZ$ゲージ理論の実装に関する詳細なスキームを提案する。
状態依存型パラメトリック励起に基づく多用途ツールボックスを提案する。
この最小限のケースをより複雑な設定に一般化する方法について議論する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present a detailed scheme for the implementation of $\mathbb{Z}_2$ gauge
theories with dynamical bosonic matter using analog quantum simulators based on
crystals of trapped ions. We introduce a versatile toolbox based on a
state-dependent parametric excitation, which can be implemented using different
interactions that couple the ions' internal qubit states to their motion, and
induces a tunneling of the vibrational excitations of the crystal mediated by
the trapped-ion qubits. To evaluate the feasibility of this toolbox, we perform
numerical simulations of the considered schemes using realistic experimental
parameters. This building block, when implemented with a single trapped ion,
corresponds to a minimal $\mathbb{Z}_2$ gauge theory on a synthetic link where
the qubit resides, playing the role of the gauge field. The vibrational
excitations of the ion along different trap axes mimic the dynamical matter
fields carrying a $\mathbb{Z}_2$ charge. We discuss how to generalise this
minimal case to more complex settings by increasing the number of ions. We
describe various possibilities which allow us to move from a single
$\mathbb{Z}_2$ plaquette to full $\mathbb{Z}_2$ gauge chains. We present
analytical expressions for the gauge-invariant dynamics and confinement, which
are benchmarked using matrix product state simulations.
- Abstract（参考訳）: 本稿では, 捕獲イオンの結晶に基づくアナログ量子シミュレータを用いて, 動的ボソニック物質を用いた$\mathbb{z}_2$ゲージ理論の実装に関する詳細なスキームを提案する。
本稿では,イオンの内部量子ビット状態とそれらの運動を結合する異なる相互作用を用いて実装できる状態依存パラメトリック励起に基づく多用途ツールボックスを導入し,捕捉イオン量子ビットによって媒介される結晶の振動励起をトンネル化させる。
本ツールボックスの実現可能性を評価するため,現実的な実験パラメータを用いた検討手法の数値シミュレーションを行った。
この構成ブロックは、1つの閉じ込められたイオンで実装されると、量子ビットが存在する合成リンク上の最小の$\mathbb{z}_2$ゲージ理論に対応し、ゲージ場の役割を担う。
異なるトラップ軸に沿ったイオンの振動励起は、$\mathbb{Z}_2$の電荷を持つ動的物質場を模倣する。
我々は、この最小ケースをイオン数を増やすことでより複雑な設定に一般化する方法について議論する。
我々は、単一の$\mathbb{z}_2$プラーペットから$\mathbb{z}_2$ゲージチェーンへの移動を可能にする様々な可能性について記述する。
本稿では,行列積状態シミュレーションを用いてベンチマークを行ったゲージ不変ダイナミクスと閉じ込めの解析式を提案する。
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