論文の概要: Stabilizing Quantum Simulators Of Gauge Theories Against $1/f$ Noise
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.14656v1
- Date: Mon, 26 Feb 2024 18:37:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-01 03:43:10.574770
- Title: Stabilizing Quantum Simulators Of Gauge Theories Against $1/f$ Noise
- Title（参考訳）: ゲージ理論の量子シミュレータの安定化と1/fのノイズ対策
- Authors: Bhavik Kumar,
- Abstract要約: この論文は、進行中の「第2の」量子革命における量子シミュレーションの適用について研究している。
ゲージ理論は、低エネルギーテーブルトップデバイスに高エネルギー物理学の新しいプローブを提供するため、現代の量子シミュレーターに特に関心がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: This work investigates the application of quantum simulation in the ongoing "second" quantum revolution, which employs various synthetic quantum matter platforms, such as ultracold atoms in optical lattices, Rydberg atoms, and superconducting qubits, to realize exotic condensed matter and particle physics phenomena with high precision and control. Gauge theories are of particular interest in modern quantum simulators as they offer a new probe of high-energy physics on low-energy tabletop devices. However, to accurately model gauge-theory phenomena on a quantum simulator, stabilizing the underlying gauge symmetry is crucial. Through this thesis we demonstrate that a recently developed experimentally feasible scheme based on linear gauge protection, initially devised to protect against coherent gauge breaking errors, can also be used to suppress incoherent errors arising from $1/f^{\beta}$ noise prominent in various quantum simulation platforms. The Bloch-Redfield formalism is introduced to model gauge violations arising due to these incoherent errors given the noise power spectrum of the environment. The efficacy of linear gauge protection in stabilizing salient features of gauge theories in quantum simulators, such as gauge invariance and exotic far from equilibrium phenomenon focusing on disorder-free localization, and quantum many-body scars against $1/f^{\beta}$ noise sources, is illustrated. These results are immediately applicable in modern analog quantum simulators and digital NISQ devices, paving the way for further development in the field of quantum simulation of lattice gauge theories.
- Abstract（参考訳）: この研究は、光学格子の超低温原子、リドベルク原子、超伝導量子ビットなどの様々な合成量子物質プラットフォームを用いた、進行中の「第2」量子革命における量子シミュレーションの適用について検討し、高度な精度と制御でエキゾチック凝縮物質や粒子物理現象を実現する。
ゲージ理論は、低エネルギーテーブルトップデバイスに高エネルギー物理学の新しいプローブを提供するため、現代の量子シミュレーターに特に関心がある。
しかし、量子シミュレータ上でゲージ理論の現象を正確にモデル化するには、基礎となるゲージ対称性の安定化が不可欠である。
この論文を通じて、線形ゲージ保護に基づく最近開発された実験的に実現可能なスキームが、当初はコヒーレントゲージ破壊誤差から保護するために考案されたものであり、様々な量子シミュレーションプラットフォームで顕著な1/f^{\beta}$ノイズに起因する不整合誤差を抑えるためにも使用できることを示した。
ブロッホ・レッドフィールド形式は、環境の騒音パワースペクトルを考えると、これらの不整合誤差によって生じるゲージ違反をモデル化するために導入された。
量子シミュレータにおけるゲージ理論の正則性安定化における線形ゲージ保護の有効性について, 乱れのない局所化に着目した平衡現象から遠ざかるゲージ不変性やエキゾチック性, および1/f^{\beta}$ノイズ源に対する量子多体傷について述べる。
これらの結果は、現代のアナログ量子シミュレータやデジタルNISQデバイスですぐに適用でき、格子ゲージ理論の量子シミュレーションの分野におけるさらなる発展の道を開くことができる。
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