論文の概要: Quantum simulation of dynamical gauge theories in periodically driven Rydberg atom arrays
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.02733v1
- Date: Mon, 5 Aug 2024 18:00:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-07 15:58:20.632191
- Title: Quantum simulation of dynamical gauge theories in periodically driven Rydberg atom arrays
- Title（参考訳）: 周期駆動Rydberg原子アレイにおける動的ゲージ理論の量子シミュレーション
- Authors: Johannes Feldmeier, Nishad Maskara, Nazlı Uğur Köylüoğlu, Mikhail D. Lukin,
- Abstract要約: 我々は、時間周期駆動に基づくチューニング可能な多体インタラクションを生成する方法を開発した。
このような駆動は、それぞれの演算子重みにおいて強度が摂動的でない多体相互作用を持つ実効ハミルトニアンの族を生じさせることを示す。
- 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: Simulating quantum dynamics of lattice gauge theories (LGTs) is an exciting frontier in quantum science. Programmable quantum simulators based on neutral atom arrays are a promising approach to achieve this goal, since strong Rydberg blockade interactions can be used to naturally create low energy subspaces that can encode local gauge constraints. However, realizing regimes of LGTs where both matter and gauge fields exhibit significant dynamics requires the presence of tunable multi-body interactions such as those associated with ring exchange, which are challenging to realize directly. Here, we develop a method for generating such interactions based on time-periodic driving. Our approach utilizes controlled deviations from time-reversed trajectories, which are accessible in constrained PXP-type models via the application of frequency modulated global pulses. We show that such driving gives rise to a family of effective Hamiltonians with multi-body interactions whose strength is non-perturbative in their respective operator weight. We apply this approach to a two-dimensional U(1) LGT on the Kagome lattice, where we engineer strong six-body magnetic plaquette terms that are tunable relative to the kinetic energy of matter excitations, demonstrating access to previously unexplored dynamical regimes. Potential generalizations and prospects for experimental implementations are discussed.
- Abstract（参考訳）: 格子ゲージ理論(LGT)の量子力学をシミュレーションすることは、量子科学におけるエキサイティングなフロンティアである。
中立原子配列に基づくプログラム可能な量子シミュレータはこの目標を達成するための有望なアプローチである。
しかし、物質とゲージ場の両方が大きなダイナミクスを示すLGTのレギュレーションを実現するには、リング交換に関連するような調整可能な多体相互作用の存在が必要である。
そこで本研究では,時間周期駆動に基づくインタラクションを生成する手法を開発した。
提案手法は,周波数変調大域パルスを用いた制約付きPXPモデルで利用できる時間反転軌道の制御偏差を利用する。
このような駆動は、それぞれの演算子重みにおいて強度が摂動的でない多体相互作用を持つ実効ハミルトニアンの族を生じさせることを示す。
このアプローチを加護目格子上の2次元U(1) LGTに適用し、物質励起の運動エネルギーに対して調整可能な強い6体磁気プラケット項を設計し、これまで探索されていなかった力学系へのアクセスを実証する。
実験的実装の潜在的な一般化と展望について論じる。
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