論文の概要: Synthetic $\mathbb{Z}_2$ gauge theories based on parametric excitations of trapped ions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.08700v2
• Date: Tue, 5 Dec 2023 10:43:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2023-12-06 20:22:05.371701
• 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: 捕捉したイオンの結晶におけるZ2ゲージ理論のアナログ量子シミュレーションの詳細なスキームを提案する。 異なるスピンモーション結合方式に対応するパラメトリック励起に基づく多目的ツールボックスを提案する。 このビルディングブロックは、1つの閉じ込められたイオンで実装されると、最小のZ2ゲージ理論に対応する。
• 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 analog quantum simulation of Z2 gauge theories in crystals of trapped ions, which exploits a more efficient hybrid encoding of the gauge and matter fields using the native internal and motional degrees of freedom. We introduce a versatile toolbox based on parametric excitations corresponding to different spin-motion-coupling schemes that induce a tunneling of the ions vibrational excitations conditioned to their internal qubit state. This building block, when implemented with a single trapped ion, corresponds to a minimal Z2 gauge theory, where the qubit plays the role of the gauge field on a synthetic link, and the vibrational excitations along different trap axes mimic the dynamical matter fields two synthetic sites, each carrying a Z2 charge. To evaluate their feasibility, we perform numerical simulations of the state-dependent tunneling using realistic parameters, and identify the leading sources of error in future experiments. We discuss how to generalise this minimal case to more complex settings by increasing the number of ions, moving from a single link to a Z2 plaquette, and to an entire Z2 chain. We present analytical expressions for the gauge-invariant dynamics and the corresponding confinement, which are benchmarked using matrix product state simulations.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,z2ゲージ理論のアナログ量子シミュレーションのための詳細なスキームを,固有内部および運動の自由度を用いて,ゲージと物質場のより効率的なハイブリッド符号化を行う。 内部量子ビット状態に条件付けられたイオン振動励起のトンネル化を誘導する異なるスピンモーション結合方式に対応するパラメトリック励起に基づく多目的ツールボックスを提案する。 このビルディングブロックは、単一の閉じ込められたイオンで実装された場合、極小z2ゲージ理論に対応し、量子ビットは合成リンク上のゲージ場の役割を担い、異なるトラップ軸に沿った振動励起は2つの合成部位の動的物質場を模倣し、それぞれz2電荷を担っている。 その実現可能性を評価するために,現実的なパラメータを用いた状態依存トンネルの数値シミュレーションを行い,今後の実験でエラーの原因を特定する。 この最小のケースをより複雑な設定に一般化するには、イオンの数を増やし、単一のリンクからZ2プラケットに移動し、Z2鎖全体へ移動する。 本稿では,行列積状態シミュレーションを用いて,ゲージ不変ダイナミクスとそれに対応する閉じ込めに関する解析式を提案する。

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